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兰州大学龙瑞军教授团队研究成果在Current Biology杂志上发表

【来源:兰州大学应用技术研究院 | 发布日期:2016-06-29 】     【选择字号:

    6月17日,由兰州大学生命科学学院龙瑞军教授研究团队、中国科学院昆明动物研究所和北京生命科学研究院共同完成的科研成果在国际顶级生物学学术期刊《Cell》子刊《Current Biology》(IF=9.571)杂志上发表了题为“Convergent evolution of Rumen Microbiomes in high-altitude mammals” (Zhang et al., 2016,http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.05.012)的学术论文。

  随着CH4等温室气体对全球气候变暖威胁的日益加大,发达国家的动物学家试图通过传统家畜遗传育种的方法来选育“低碳”动物品种(Low carbon animal),以实现反刍家畜的低甲烷排放,但进展有限。龙瑞军教授团队的前期大量研究结果显示,经过千百万年的自然和人工选择,藏系反刍家畜(牦牛和藏羊)已经形成了一整套特殊的生理代谢和分子机制,以适应青藏高原的逆境胁迫。在以往研究工作的基础上,本论文通过生物协同进化的全新视角,揭示了青藏高原牦牛和藏羊的瘤胃微生物营养生态学的分子机制,即如何使宿主实现低甲烷排放和有限营养素利用效率的最大化。文章通过对比研究牦牛与黄牛,藏羊与普通绵羊的瘤胃宏基因组数据并结合体外发酵试验结果发现:1.高海拔动物的瘤胃微生物代谢通路富集了产生挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs,供能物质)的基因信号,而黄牛和普通绵羊瘤胃微生物代谢通路则富集了产甲烷基因信号;2.通过分析RNA转录组数据发现,高海拔动物瘤胃上皮细胞中与VFAs转运和吸收相关的基因上调了36个;3.高海拔动物的瘤胃系统具有更强的VFAs生产能力和低甲烷排放的特点。这些发现说明,在饲料消化代谢方面,牦牛和藏羊瘤胃微生物群落通过基因调控提高了饲料能的转化利用效率,不仅使宿主动物能更好地抵御外部环境的营养胁迫,同时也为利用肠道微生物调控降低反刍动物甲烷排放,缓解温室效应开辟了新的途径。

  近30年来,龙瑞军教授及其研究团队一直致力于牦牛和藏羊的营养生态学研究工作。该团队从宏基因组学、分子生态学、组织学、生理学、营养代谢学、行为学、瘤胃微生态学、放牧管理学、社区管理学等不同视角,多维度地系统研究了藏系家畜的高原适应机理及其应用潜力,取得了一批极具价值的原创性成果,获得了国内外同行专家的一致认可和好评。这些研究成果对解决青藏高原草地与家畜的双重退化、增加草畜产品附加值、提高农牧民生活水平和促进青藏高原草地畜牧业的可持续发展具有重大的理论和现实意义。