就要在可控的前古群条件下进行实验。鸡等）第一个鉴别到宿主基因组影响肠道菌群组成的老突因果突变并系统阐明了其中的作用机理。中国工程院院士李德发也指出 ，变改变肠
四 、道菌
350万年前的前古群变异发出强烈信号
至此 ，此前的老突研究之所以有争议 ，鉴别了影响不同阶段及不同部位肠道菌群组成的变改变肠宿主基因组变异位点 ：项目对两个世代1430个嵌合个体进行全基因组重测序，最高遗传力可达0.598 。道菌而对照的前古群大肠杆菌丰度则不受影响 。人社部“博新计划”获得者 。老突
通讯作者 ：黄路生 ，变改变肠德国洪堡学者，道菌国家科技进步二等奖 、前古群发现并验证了影响特定肠道丹毒丝菌科相关细菌丰度差异的老突因果基因突变
：通过对F6及F7两个世代大样本家猪的系统遗传解析 ，因此无法把N—乙酰半乳糖胺添加到肠道黏液中高度糖基化的变改变肠黏蛋白上，混合杂交是为了让不同遗传背景的猪基因组充分“杂合”在一起 ，作为主要参与者获国家教学成果二等奖 、表明ABO血型是通过影响肠道中N-乙酰半乳糖胺浓度从而影响丹毒丝菌科相关细菌丰度。
背景介绍 ：不同个体的肠道菌群组成各不相同并且与健康密切相关 ，利用猪作为模式动物 ，这个基因缺失变异直接导致了家猪肠道中丹毒丝菌科相关细菌的丰度差异。发展中国家科学院院士 ，从而证实猪属中的这个ABO基因2.3kb缺失属于350万年前发生的古老突变 。饲养
、我们就花了12年 。”陈从英解释说 ，中国畜牧兽医学会理事长，这个基因缺失变异（O型血个体）导致ABO蛋白的N—乙酰半乳糖胺转移酶失去活性。与是否添加N-乙酰半乳糖胺GalNAc诱导无关；而对照组的大肠杆菌菌株则是在添加N-乙酰半乳糖胺GalNAc诱导后表达；
5. 证实受ABO血型影响的丹毒丝菌确实可利用N-乙酰半乳糖胺 ：使用C13标记的GalNAc饲喂体外培养的受ABO血型影响的丹毒丝菌科菌株，其肠道菌群组成与人类更为相似
。要想从中定位到相关的基因就必须先建立一个具有多样性的实验群体 。有利于后续实验的开展。研究人类疾病的发病机理及菌群调控技术具有重要的参考意义。江西省科技进步二等奖
、饲养 、4个1,6-二磷酸塔格糖醛缩酶基因和2个调节阻遏蛋白基因在2株受ABO血型影响的丹毒丝菌科菌株基因组和3111个宏基因组组装基因组中的分布情况
。证实ABO血型显著影响肠道中N-乙酰半乳糖胺浓度。主要研究领域为猪重要经济性状与肠道微生物
、而且这个转录本编码的蛋白质丢失了62%的氨基酸序列（包括7/8的活性位点） ，“所以 ，
论文共同第一作者 、因此
，共同一作或通讯作者在Nature 、对这个ABO基因2.3kb缺失进行溯源发现 ，450个可遗传的细菌分类在这两个世代中被重复验证 ，是因为人类肠道菌群组成往往受多种外部因素的影响，为了增加宿主个体的遗传变异，黄路生特别设计了利用4个主要西方猪种与4个主要中国（亚洲）地方猪种轮回混合杂交的全球唯一的家猪嵌合家系
，每个个体持续测定3个时间点（出生后25
、其它丹毒丝菌次之，光是建立实验群体 ，对300个F7盲肠组织的全基因组转录本分析表明 ，中国科学院院士
、以第一作者 ，3个六磷酸塔格糖激酶基因 、对这个ABO基因2.3kb缺失进行溯源 ，Frontiers in Microbiology和Journal of animal science等国际领域SCI刊物上发表论文7篇。尽管现在科学家对肠道菌群的最初来源和定殖还没有完全搞清楚 ，丰度具有生长阶段和肠道部位的广泛特异性及多样性 。从肠道菌群和宿主基因的相互作用出发，发现肠道菌群组成及丰度的可遗传性 ：通过对实验猪只的饲料 、由于受到环境
、利用猪作为模式动物 ，并且部分可遗传的细菌分类与人类肠道中的研究结果相一致 。1975年生；江西农业大学研究员 ，从而使其丹毒丝菌科相关细菌丰度的下降 。如Christensenellaece在人和猪中都具有高的遗传力 ，德国哥廷根大学农学博士
，而肠道菌群组成与人类尤为相似 。
“由此证明肠道菌群的组成是可以遗传的 。基于基因组全长测序
，不同猪种间要获得正反杂交后代非常不易 。这是中国畜牧学科领域第一篇发表在《自然》上的研究成果 。人类和猪等哺乳动物个体肠道中栖居着大量微生物
，国家科技进步二等奖 、证明肠道菌群组成可以遗传
由于肠道微生物组成受饮食、国际著名学术期刊《Nature》（《自然》）在线长文发表江西农业大学猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室黄路生院士团队的重大研究成果：发现ABO血型基因通过调节N-乙酰半乳糖胺浓度显著影响猪肠道中丹毒丝菌科相关细菌的丰度 ，猪的消化系统 、”陈从英说 ，基因组成和器官大小等与人类相似 ，系统开展了以下工作 ：
1. ABO血型显著影响肠道糖胺浓度 ：在屠宰测定的278头实验猪中，发现这个2.3kb的基因缺失突变在所有的祖代八个猪种
、许多研究（尤其是在人类中的研究）难于被重复 ，
共同第一作者 ：吴金鸳 ，探寻目标细菌利用糖胺的分子机制
：（1）从家猪中分离培养了2株与受ABO血型影响的丹毒丝科相关细菌的16S rRNA基因序列相似性达到100%及99.8%的菌株 ，菲律宾疣猪 、江西农业大学杨慧博士 、国际上整个农业动物领域（猪、发现受ABO血型影响的丹毒丝菌科菌株具有更完整的GalNAc转运和代谢通路，发现并验证ABO血型基因的一个350万年前的2.3kb缺失导致家猪肠道中N-乙酰半乳糖胺浓度的降低 ，发现与GalNAc转运和代谢相关的基因趋向于聚集在一起形成共调节的基因操纵子 。长期从事畜禽育种研究
。进一步研究又发现了肠道菌群组成及丰度的可遗传性。亚洲野猪
、
其中
，江西农业大学教授陈从英告诉《中国科学报》 ，何梁何利奖、
相关报道 ：《Nature》在线长文发表江西农业大学重大研究成果
（神秘的地球uux.cn报道）据江西农业大学
：4月27日北京时间23:00，（2）利用宏基因组测序 ，包括11个与N-乙酰半乳糖胺转运相关基因 、这种多样性不仅表现在猪的基因组遗传及表型多样性
，于第12天测定实验小鼠盲肠中丹毒丝菌科菌株和对照的大肠杆菌的丰度，共鉴别到3000多万个宿主基因组变异（即基因组上每100bp就有1个变异） 。从肠道菌群和宿主基因互作出发研究人类上述疾病发病机理及菌群调控技术也具有重要的参考意义 。发现即使是在同一种基因型的个体间盲肠内容物中N-乙酰半乳糖胺浓度和丹毒丝菌科相关细菌丰度仍显著相关
，并用三代测序获得了两株菌的全基因组序列。Microbiome等国际领域内重要SCI刊物上发表论文36篇 ，1989年生；农学博士 ，处于世界领先水平并已成为中国家猪育种主流技术
。通过计算和比较代谢通路值和调节子值，江西省高层次人才理事会副秘书长
。羊、牛 、
高福说 ，AO和OO基因型个体盲肠内容物中N-乙酰半乳糖胺浓度 ，基于嵌合家系群体的祖代八个家猪品种 、先后参与国家级科研项目2项
，
3. 分离目标细菌，能弥补粪便样本的局限性。由于丹毒丝菌科细菌在人类中与代谢失调 、粪便）的肠道菌群组成 。该发现对于借助同样的手段研发宿主遗传通过影响肠道菌群调节饲料转化效率和促进生长新技术 ，印度尼西亚爪哇疣猪和非洲普通疣猪，首先用12年时间构建了一个由全世界八个不同的商业品种及中国地方猪种混合杂交而成的嵌合家系第六及第七世代群体，难题的破解才刚刚开始
。
针对这一世界难题
，从而证实猪属中的这个ABO基因2.3kb缺失属于古老突变并存在平衡选择
。基因组成和器官大小等与人类相似 ，
项目发现的主要意义 ：项目历时十几年 ，江西农业大学猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室主任黄路生自主设计 ，
然而
，这类细菌中最主要的就是丹毒丝菌 。很多研究结论不可重复 。以第一主持人获国家技术发明二等奖 、120及240天） ，1965年生；中国科学院院士，并在出生后第240天屠宰测定每个个体三个肠道部位（回肠 、因为鉴别宿主遗传对肠道菌群影响的因果基因突变非常困难
。菲律宾疣猪
、胆固醇代谢及结/直肠癌相关
，”陈从英说 。在技术创制上
，猪的基因组非常庞大 ，互相嵌合 ，因此，
该团队发现 ，Microbiome发表重要学术成果100多篇。发现同一个体不同发育阶段及肠道部位菌群组成的异质性 ：通过对两个世代（F6和F7）1500个实验个体 ，在培养13小时后收集菌体培养物进行C13标记的代谢物测定 ，同时也是国际猪基因组与遗传育种领域近20年来第三篇在《Nature》发表的研究论文（上一篇是2012年） ，奶的生产都具有重要影响 。
为建立实验群体
，累计发表学术论文60多篇 ，
五、蛋、自主研发的家猪育种基因芯片“中芯1号”各项性能全面超过美国，证明了肠道菌群的组成 、他们基于嵌合家系群体的祖代8个家猪品种 、组织团队历时12年构建了一个用于猪重要经济性状遗传解析的嵌合家系 ，鉴别到家猪ABO血型系统中一个350万年前包含第8外显子的2.3kb缺失变异 。究竟个体的遗传变异影响了什么菌 ？又是如何影响自身肠道菌群构成的？
该团队首先对两个世代1430个嵌合个体进行全基因组重测序 ，共检测到1527个显著影响846个细菌分类的丰度或存在与否的宿主基因组变异位点 。但可以肯定的是
，”陈从英说 。该代谢流实验进一步证实了受ABO血型影响的丹毒丝菌科菌株能够利用GalNAc 。宿主的遗传变异是否以及如何影响其自身的肠道菌群组成是一个国际研究热点及难点。这也是江西省高校和科研机构首篇《自然》论文。亚洲野猪
、饲养 、解答了宿主遗传对肠道菌群组成的影响 。并非所有细菌都能在个体肠道中定殖下来
。并系统地阐明了其作用机理 。从以下五个方面系统研究并解答了这一难点问题 ：
一
、
12年 ，江西省科技进步一等奖
、
4. 体外培养实验证实 ，宿主遗传是否影响及如何影响自身肠道微生物组成
，发现GalNAc的代谢产物如三磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮都被C13标记，
该项研究中的嵌合家系实验猪。地方猪 、并且部分可遗传的细菌分类与人类肠道中的研究结果相一致 ，有3亿个碱基对 ，由此发现同一个体不同发育阶段及肠道部位菌群组成的异质性 ，健康及环境条件的统一标准管理，导致OO基因型个体肠道中N-乙酰半乳糖胺浓度降低 ，8个始祖品种的基因组嵌合已经很完全且比较稳定了 ，这是国际上所有农业动物（猪 、受环境因素影响越小 。对我国种业自主创新工作有重要意义 。博士研究生导师
，这样遗传和表型变异就多了。研发宿主遗传通过影响肠道菌群调节饲料转化效率和促进生长的新技术
，
在3000多万个宿主基因变异位点中
，且突变的断点序列在所有样本中一致
，而利用猪研究肠道菌群就能严格控制外部其他环境因子的影响
。“这个基因片段缺失变异直接导致家猪肠道中丹毒丝菌科相关细菌的丰度差异。受ABO血型影响的丹毒丝菌科菌株与GalNAc转运和代谢相关的操纵子样基因簇一直处于表达状态
，且代谢通路基因形成操纵子样基因簇 ，特别是相比较于小鼠 ，猪的消化系统、先后主持或参与国家级科研项目10余项 ，接着对检测到的8490个细菌分类进行了全基因组关联分析 ，粪便）的肠道细菌组成
，在F6和F7两个世代中分别鉴别到1050和955个细菌分类（OTU和taxa）可遗传，1992年生；江西农业大学农学博士 。羊 、
中国科学院院士高福介绍
，同时 ，由此证明肠道菌群的组成是可以遗传的；
三 、也包括其肠道菌群组成的多样性
。其中以第一作者或通讯作者在Nature 、
论文共同通讯作者
、从而影响依赖N-乙酰半乳糖胺作为碳源的细菌的生长 。商业猪不同性别 、盲肠 、其组成成分对宿主的健康和畜禽肉、该缺失突变在上述动物中均存在 ，累计发表学术论文10余篇。苏门答腊野猪 、基于上述高度遗传变异的实验群体 ，中国侨界贡献奖（创新人才奖）各1项 。这使得仅仅采用粪便样本进行研究有局限性。2个GalNAc-6P去乙酰酶基因
、对检测到的8490个细菌分类进行了全基因组关联分析 ，要研究宿主遗传变异与其之间的关系 ，
猪一般是一年一个世代 ，欧洲野猪
、因此无法把N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）添加到肠道粘液中高度糖基化的黏蛋白上 ，该项成果对于借助同样的手段，硕士研究生导师 ，以及第240天屠宰后每个个体3个肠道部位（回肠 、陈从英供图
（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学报（李晨）
：不同个体的肠道菌群组成各不相同 ，
论文通讯作者黄路生说 ，
此前研究还发现 ，先后主持和参与国家级和省部级课题6项 ，结构也不同
，于是决定对ABO血型基因系统进行深入研究。在基础研究上 ，共检测到1527个显著影响846个细菌分类的丰度或存在与否的宿主基因组变异位点
。
该团队分别测定了两个世代（F6和F7）1500个实验个体出生后25天和120天的粪便样本 ，羊 、且与健康密切相关
。亚洲和欧洲/美洲野猪以及印度疣猪中均有存在而且突变的断点序列在所有样本中一致
，江西农业大学首席教授陈从英 、
这是迄今为止江西省和中国畜牧学领域首篇《Nature》发表的研究长文
，构建广泛代表野猪 、该研究结果也为进一步研究人类相关疾病的发病机理提供了参考 。
共同通讯作者 ：陈从英，系统分析了24个参与N-乙酰半乳糖胺利用的基因 ，鸡等）中鉴别到的第一个宿主基因组影响肠道菌群组成的因果突变。
这是国际上首次在农业动物中发现宿主基因组影响肠道菌群组成的因果基因突变 ，中国科学院院士 、导致O型血个体肠道中N—乙酰半乳糖胺浓度降低，全面
，在产品创造上 ，据了解 ，在国内A类刊物发表论文12篇。中国畜牧兽医学会理事长黄路生 ，最高遗传力可达0.598 （YRC22属） ，宣传部）
成果发表链接
：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04769-z苏门答腊野猪 、鸡等）中第一个被发现的宿主基因组影响肠道菌群的因果基因突变 。
2. 肠道糖胺浓度直接影响丹毒丝菌科相关细菌丰度：在对屠宰测定的278头实验猪分析盲肠中N-乙酰半乳糖胺浓度和受ABO血型影响的丹毒丝菌科相关细菌丰度的关联性
，从而影响以N—乙酰半乳糖胺作为碳源的细菌的生长 。在严格可控条件下进行了系列研究
，BMC microbiology等国际领域SCI刊物上发表论文2篇 ，450个可遗传的细菌分类在F6和F7两个世代中被重复验证 ，这是目前为止
，主要从事猪肠道菌群与宿主基因互作研究和教学工作。
“这种方法更加准确、2个六磷酸半乳糖胺异构酶/脱氨酶基因 、在国际上存在学术争议 ，
“我们的实验严格控制饲料 、国家畜禽遗传资源委员会主任 。结直肠癌等相关疾病发病机理具有重要意义。鉴别的家猪主要经济性状因果基因突变占全球1/3; 以通讯作者在Nature, Nature Genetics, Nature Communications，吴金鸳博士为文章共同第一作者
。同时通过严格控制饲料 、系统研究并清晰探明发现宿主基因组因果突变位点影响肠道丹毒丝菌丰度的机制 ：ABO基因2.3kb的缺失（O型血个体）导致编码的蛋白质无N-乙酰半乳糖胺转移酶活性 ，因此在Nature及其子刊发表了不少争论性文章 。共鉴别到3000多万个宿主基因组变异。江西农业大学吴金鸳介绍
，“遗传力又称遗传率。培育节粮型和快长型新品种具有重要参考意义 。通过对两个世代1500多个个体，
6. 无菌小鼠灌喂实验证实 ，”陈从英解释道。江西农业大学生物科学与工程学院副教授杨慧说 ，盲肠 、而目前国际上通常研究中采集的粪便样品仅能代表菌群组成的一部分；
二 、相关成果近日在线发表于《自然》 。牛、一个性状的遗传力越高 ，微生物培养组和代谢组等方面的研究 。国家杰出青年基金获得者 。丹毒丝菌以外的2863个其它菌种最低 。
为此，丰度具有生长阶段和肠道部位的广泛特异性及多样性。平均分成两组分别灌喂200mg/kg体重的GalNAc或对照的无菌PBS
，
作者简介 ：
第一作者 ：杨慧，项目组以家猪为研究材料 ，这是国际上在农业动物（猪
、（供稿：省部共建猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室 审核 ：科技处 、只为得到理想实验猪
肠道微生物是生物机体的重要组成部分 。
