项目文章 | 宏基因+代谢助力圈养大熊猫育儿方式研究

2022-10-28 12:18:47, APT-MKT 上海中科新生命生物科技有限公司

近日，国际知名期刊Animals在线发表了来自成都大熊猫繁育基地张名岳老师团队题为“Possible Effects of Early Maternal Separation on the Gut Microbiota of Captive Adult Giant Pandas”的研究文章。该研究联合使用宏基因组和代谢组（中科新生命提供服务）技术发现早期母体分离的育儿经历可能会对圈养大熊猫早期育儿环境所造成的压力产生不利影响，并与圈养大熊猫成年后的肠道菌群有关。

研究材料

12只大熊猫粪便

技术路线

步骤1：依照大熊猫育儿方式分为生母抚养组（APR）和人工饲养组（AHR），收集粪便样本；

步骤2：宏基因组测序研究不同育儿方式组成年大熊猫肠道微生物组组成和差异；

步骤3：代谢组检测不同育儿方式组成年大熊猫粪便代谢物组成和差异；

步骤4：宏基因组和代谢组关联分析，发掘关键菌群和代谢物及两者间潜在关联。

研究结果

1. 早期育儿环境对圈养大熊猫肠道菌群组成的影响

大熊猫肠道菌群中变形菌门和厚壁菌门相对丰度累积超过75%，属分类学水平Top20的属相对丰度累积超过了50%。相较于APR组，AHR组中Escherichia、Citrobacter、Enterobacter和Clostridium相对丰度降低，Klebsiella、Kluyvera、Acinetobacter、Dechloromonas和Lactococcus相对丰度升高。两组样本α、β多样性无显著差异（p>0.05），表明不同育儿方式的成年大熊猫肠道菌群结构和组成相似（图1）。

物种差异LEfSe分析结果显示，Enterobacter、Lelliottia、Siphoviridae、Bacillus、Clostridium、Sarcina和Streptococcus相对丰度在两组间存在差异（图2 a）。

图1 宏基因组学揭示圈养大熊猫育儿环境对肠道菌群组成的影响

2. 早期育儿环境对圈养大熊猫肠道菌群功能的影响

功能差异LEfSe分析显示，APR组肠道菌群主要富集4种功能，如原核生物中的碳固定途径；AHR主要富集3种功能，如三萜哌啶和吡啶生物合成途径（图2 b）。此外，碳水化合物酶功能注释结果显示，大熊猫肠道菌群功能主要为糖苷类水解酶（GHs）和糖基转移酶（GTs，图2 c）。

图2 圈养大熊猫育儿环境对肠道菌群功能的影响

3. 早期育儿环境对圈养大熊猫粪便代谢物的影响

Heatmap图展示了定性显著差异（VIP>1，p值<0.05）的代谢物在两组圈养大熊猫中表达模式存在差异。对显著差异代谢物和菌群进行相关性分析，结果显示Clostridium tetani和Clostridium sp. MSJ 8与丙酸和甲基丙二酸显著正相关，Lelliottia Amnigena与N-乙酰-l-天冬氨酸显著负相关，Enterobacter sp. 638与皮质酮显著负相关。KEGG通路映射分析显示有4种主要的代谢途径存在显著差异，如蛋白质消化和吸收、丙酸代谢等（图3）。

图3 代谢组学揭示圈养大熊猫育儿环境对粪便代谢物的影响

小编小结

该研究表明育儿早期的母体分离环境没有影响圈养大熊猫的肠道菌群结构和组成的多样性，但对成年圈养大熊猫肠道丙酸代谢相关微生物相对丰度和应激相关粪便代谢物水平有显著性影响。具体表现为蛋白质消化和吸收功能降低、短链脂肪酸代谢紊乱，这可能对圈养大熊猫的肠道菌群产生不利影响。这些研究结果将为提高圈养大熊猫的福利水平提供重要的科学依据。