肠道菌群与宿主基因互作影响猪瘦肉率的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31760654
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1702.家畜种质资源与遗传育种学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

People are always favorable for the lean meat because excess fat consumption will not be benefit for human health. Increasing the percentage of porcine lean meat is one of the main objectives in the pig production industry. Besides genetics, environmental factors, e.g. feeding also play important roles in porcine lean meat production. Recent years, more and more studies have illustrated that gut microbiome is significantly associated with host fat deposition. In our previous study, we also observed that gut microbiota significantly influences porcine backfat thickness and lean meat percentage in a large scale of Duroc population. Based on this knowledge, in this project, we will firstly validate the association of gut microbiota with lean meat percentage in 300 Duroc pigs with the detailed and accurate phenotype records. And then, metagenomic sequencing of gut microbiota will be performed to identify the bacterial strains, functional genes and metabolic pathways significantly associated with porcine lean meat percentage. The causality of the isolated bacterial strains with lean meat percentage will be confirmed by the specific pathogen free (SPF) pigs. We will determine porcine serum metabolites and compare the composition and abundances of serum metabolites between pigs with extremely high and low lean meat percentage. Furthermore, the correlations among gut microbiome, serum metabolites and host lean meat percentage will be constructed. We will also compare the differential gene expression levels in cecum, colon, adipose and muscle between pigs with extremely high and low lean meat percentage. Combining the data of serum metabolites and host gene expressions in multiple tissues, we will finally elucidate the mechanism of gut microbiome affecting porcine lean meat percentage through interaction with host genes.
日常生活中人们更喜欢瘦肉,因为过多的脂肪摄取对人体健康有害。改善瘦肉率是猪育种的重要目标之一。除遗传因素外,饲养等环境因素等对猪瘦肉率具有重要影响。近年来,越来越多的研究表明肠道微生物与宿主脂肪沉积相关。本研究前期在大规模杜洛克群体中已初步发现,肠道微生物影响猪背膘厚和瘦肉率。在此基础上,本项目将首先利用300头有精准表型记录的杜洛克猪群体,验证肠道菌群对猪瘦肉率的影响,然后利用宏基因组测序,鉴别与瘦肉率相关的菌株和宏基因组功能基因及代谢通路,并用特定菌群缺失猪验证菌株与瘦肉率的因果关系。测定和比较高、低瘦肉率个体间血液代谢组差异,建立肠道菌群、血液代谢组和瘦肉率间的关系。分析比较高、低瘦肉率猪盲肠、结肠、脂肪和肌肉组织基因表达差异,结合血液代谢组和宿主基因表达数据,阐明肠道菌群与宿主互作影响猪瘦肉率的分子机制,为通过调控肠道菌群提高猪瘦肉率奠定基础。

结项摘要

课题组首先利用16S rRNA基因V3-V4高突变区测序,在698头商业杜洛克猪中系统地研究了肠道微生物组与猪瘦肉率(LMP)的相关性,发现P. copri与猪脂肪沉积密切相关,肥猪肠道中的P. copri丰度显著较高。然后利用宏基因组测序,进一步确定P. copri是导致猪脂肪沉积、降低瘦肉率的关键菌。同时鉴别到与猪LMP相关的CAZymes和宏基因组KEGG功能通路。测定了验证群体38个血清样品的血液代谢组,并鉴别到与脂肪沉积显著相关的代谢物及其与脂肪沉积相关菌种的关联性,发现高丰度的P. copri导致与肥胖相关的血清代谢物,如脂多糖、支链氨基酸、芳香族氨基酸和花生四烯酸的代谢产物浓度显著增加,宿主肠道屏障通透性和慢性炎症反应也增加。课题组从实验猪群体中分离培养了P. copri菌株,使用无菌小鼠进行分离菌株的灌胃实验,证实分离的P. copri是一种增加宿主脂肪沉积和改变血清代谢物的因果菌株。P. copri灌胃小鼠的结肠、脂肪组织和肌肉转录组分析表明,P. copri定殖产生的代谢产物脂多糖、支链氨基酸等通过TLR4和mTOR信号通路激活宿主慢性炎症反应,显著上调与脂肪生成和脂肪沉积相关的基因表达,但降低与脂肪分解、脂质转运和肌肉生长相关的基因表达,从而显著增加宿主脂肪沉积、降低瘦肉率。研究结果为通过调节肠道微生物组成来减少猪脂肪沉积提供了重要的参考数据,具有重要的应用前景。项目执行期间在《Microbiome》、《Frontiers in Microbiology》等SCI刊物发表论文4篇,其中第一标注2篇,第二标注2篇。培养博士研究生5人,毕业2人。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Surveying swine gut resistome in various farms under different feeding patterns and identification of indicators predicting the pollution level of antimicrobial resistance genes.
调查不同养殖场不同饲养方式下猪肠道耐药组,鉴定预测耐药基因污染水平的指标。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Microbiome
  • 影响因子:
    15.5
  • 作者:
    Yunyan Zhou;Hao Fu;Hui Yang;Jinyuan Wu;Zhe Chen;Hui Jiang;Min Liu;Qin Liu;Lusheng Huang;Jun Gao;Congying Chen
  • 通讯作者:
    Congying Chen
Expanded catalog of microbial genes and metagenome-assembled genomes from the pig gut microbiome
猪肠道微生物组的微生物基因和宏基因组组装基因组的扩展目录
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-21295-0
  • 发表时间:
    2021-02-17
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Chen C;Zhou Y;Fu H;Xiong X;Fang S;Jiang H;Wu J;Yang H;Gao J;Huang L
  • 通讯作者:
    Huang L
Prevotella copri increases fat accumulation in pigs fed by formula diets
普氏菌会增加配方奶喂养的猪的脂肪积累
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Microbiome
  • 影响因子:
    15.5
  • 作者:
    Congying Chen;Shaoming Fang;Hong Wei;Hao Fu;Xinwei Xiong;Yunyan Zhou;Jinyan Wu;Jun Gao;Hui Yang;Lusheng Huang
  • 通讯作者:
    Lusheng Huang
Host Gender and Androgen Levels Regulate Gut Bacterial Taxa in Pigs Leading to Sex-Biased Serum Metabolite Profiles
宿主性别和雄激素水平调节猪肠道细菌分类群,导致血清代谢物谱存在性别偏见
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.01359
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Maozhang He;Jun Gao;Jinyuan Wu;Yunyan Zhou;Hao Fu;Shanlin Ke;Hui Yang;Congying Chen;Lusheng Huang
  • 通讯作者:
    Lusheng Huang

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其他文献

microRNA-196a抑制剂对Panc-1胰腺癌细胞株HOXB8基因表达的影响
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  • 通讯作者:
    李兆申
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
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    周禹龙;曹祥玉;高军;郑月军;张晨
  • 通讯作者:
    张晨
稳定沉默GLI1基因的人胰腺癌细胞株的建立
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    郭杰芳;高军;李兆申;龚燕芳;金晶;吴红玉;满晓华
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    满晓华
一种低副瓣锐截止波束赋形阵列天线设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西安电子科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高军;周禹龙;杨群;曹祥玉
  • 通讯作者:
    曹祥玉

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高军的其他基金

猪肠道中Prevotella copri不同菌株的分离、泛基因组分析及其对猪瘦肉率影响研究
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    32260813
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    2022
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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