成年和老年牦牛瘤胃古菌结构与组成的差异性研究
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摘要
本试验旨在应用高通量测序技术比较成年和老年牦牛瘤胃古菌结构与组成的差异性。选取3头(5.3±0.6)岁[活体重为(214.5±18.3)kg]和3头(10.7±0.6)岁[活体重为(294.3±17.3)kg]的家养母牦牛作为试验动物,依据年龄将其分为成年组和老年组。所有的试验动物自由放牧于平均海拔为3 500 m的牧场,不补充精料,放牧30天后,第31天早上将所有动物屠宰,收集每头牛的瘤胃内容物(约100 mL),提取瘤胃微生物总DNA,用古菌特异性引物对(U519F/U806R),针对微生物16S rRNA的高可变区进行PCR扩增,用Illumina MiSeq 300PE测序平台对扩增产物进行高通量测序,用QIIME等软件对测序序列进行生物信息分析。结果表明:1)成年组和老年组共获得了392 901条古菌序列,每个样平均(15 484±3 239)条,按97%相似性将获得的有效序列进行操作分类单元(OUT)聚类,共得到2 033个古菌OTUs,其中974个为成年组所特有,846个为老年组所特有,213个为两组共享。2)在门水平上,两组之间各个古菌门的相对丰度没有显著性差异(P>0.05)。99%以上的OTUs属于广古菌门,它们可进一步被注释为4个纲,4个目,6个科,7个属。而泉古菌门和未分类古菌门所占比例则不足1%。3)老年组瘤胃中甲烷杆菌纲,甲烷杆菌目,甲烷杆菌科和甲烷短杆菌属的相对丰度显著高于成年组,其他古菌的相对丰度组间差异不显著。老年组瘤胃内相对丰度最高的属为甲烷短杆菌属。Thermogymnomonas是成年组瘤胃内相对丰度最高的属,且平均相对丰度比老年组高37%,但两组间差异性不显著(P=0.131)。4)老年组和成年组共有8个共享古菌属,它们的相对丰度占瘤胃古菌总量的99%,且主要来源于热原体目和甲烷杆菌目,其中甲烷杆菌属和Thermogymnomonas是所有样品的优势属,各占古菌相对丰度的39%,而其他共享属所占比例则不足1%。综上所述,成年牦牛和老年牦牛瘤胃内古菌的结构和组成存在显著的差异性。
引文