廣東
近日，西北農林科技大學在《PNAS》發表題為“Host genetic regulation of rumen 6-hydroxymelatonin reduces methane emissions in dairy cattle”的研究論文，該研究通過整合多組學數據，并結合甲烷排放人工神經網絡預測模型，體外細菌培養、瘤胃體外發酵實驗和肝臟細胞模型，發現奶牛甲烷排放的宿主遺傳調控路徑，為高效低碳奶牛的選育和精準化養殖提供理論依據。動物科技學院博士后張晨光和博士研究生劉燁為論文共同第一作者，鄧露教授和姚軍虎教授為共同通訊作者。
甲烷是主要的溫室氣體，而奶牛瘤胃微生物發酵是甲烷排放的重要來源之一。奶牛的遺傳基因如何影響甲烷排放仍不清楚。針對這一問題，本研究利用304頭泌乳期荷斯坦奶牛的多組學數據，揭示了宿主遺傳基因與甲烷排放之間的關系。
宿主遺傳通過調節6-羥基褪黑素的合成影響甲烷排放的機制
研究發現，宿主遺傳基因顯著影響瘤胃甲烷排放，基于孟德爾隨機化（MR）鑒定出可降低甲烷排放的三種可遺傳Prevotella菌屬，其中Prevotella_bryantii的效果最為顯著。同時發現，宿主肝臟代謝產物6-羥基褪黑素是增加瘤胃中Prevotella_bryantii豐度的關鍵調節因子。全基因組關聯研究（GWAS）表明，瘤胃6-羥基褪黑素水平密切相關的宿主SNP注釋到ITFG2等5個候選基因。對5個候選基因RNA干擾試驗表明，敲低ITFG2基因可激活mTORC1信號通路，顯著增加肝臟6-羥基褪黑素的合成。進一步篩選發現ITFG2基因的SNP（5:106926534）可作為區分高、低甲烷排放奶牛的關鍵遺傳標記。
奶牛遺傳調控肝臟合成6-羥基褪黑素，并通過增加瘤胃Prevotella_bryantii豐度，進而降低高產奶牛的甲烷排放。該研究可為高效低碳奶牛的選育和精準化養殖提供理論依據。
論文鏈接：
www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604454123
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