宿主遗传结构与肠道微生物群共同调控山羊的早期生长

《Animal Microbiome》：Host genetic architecture and gut microbiota cooperatively regulate early growth in goats

　　

摘要

出生后的早期生长是决定山羊肉类生产效率及长期遗传改良的关键因素；然而，个体生长表现差异背后的分子机制仍不十分清楚。本研究共纳入123只合川白山羊。首先，使用这123只山羊进行了平均日增重相关的全基因组关联分析。随后，根据平均日增重的变异系数（CV=65.6%），采用极端表型抽样策略筛选出39只具有极端生长表型的个体，以便进一步进行代谢组学、微生物组学以及整合型全基因组关联分析。分析结果显示，123只山羊的平均日增重大致呈正态分布。全基因组关联分析共识别出22个与平均日增重显著相关的位点，这些位点对应到的基因包括DLK1、NCAPG2、LCORL、CNTNAP2和SLC8A1，这些基因均参与与骨骼肌发育、细胞周期调控、离子转运以及免疫功能相关的生物学过程。代谢组学分析共检测到1,589种潜在代谢物，结果表明快速生长和缓慢生长的山羊在脂质、氨基酸以及胆汁酸代谢途径上存在差异。肠道微生物组分析显示，快速生长的山羊体内Christensenellaceae_R-7_group和Monoglobus菌群较为丰富，而缓慢生长的山羊则含有更多Desulfovibrio菌。整合型全基因组关联分析进一步揭示了宿主遗传变异对肠道微生物群及粪便代谢物的深远影响。具体而言，有11个细菌属与宿主基因组变异显著相关，其中Desulfovibrio对应的关联位点数量最多。多种类型变异的整合分析一致表明，Desulfovibrio、Eubacterium_hallii_group以及Candidatus_Saccharimonas与ARHGAP24和IGF2BP2等基因存在关联。此外，还有14种代谢物与宿主遗传变异显著相关，其中Lysopc(14:1(9Z)/0:0)和糖胆酸的关联程度最为强烈。值得注意的是，Lysopc的信号峰值位于HMGA2基因内。总体而言，这些研究结果揭示了山羊早期生长差异背后的宿主基因组–肠道微生物群–代谢物之间的协同作用网络，为山羊养殖领域的精准育种以及针对性营养干预策略提供了理论依据。