海子水牛瘤胃微生物的宏基因组学分析

摘要: 为系统探讨海子水牛瘤胃内的微生物组成及木质纤维素降解酶系，本试验利用基于高通量测序的宏基因组学技术对海子水牛（2.5岁左右，平均体重为493 kg）瘤胃液样本进行组学分析。结果表明，共获得了77 283 638条reads，并拼接出744 712个scaffold。经prodigal分析后，共预测出827 044个基因。通过基因注释发现海子水牛瘤胃中含有多种木质纤维素降解微生物，如生黄瘤胃球菌（Ruminococcus flavefaciens）、白色瘤胃球菌（Ruminococcus albus）、产琥珀酸丝状杆菌（Fibrobacter succinogenes）及栖瘤胃普雷沃氏菌（Prevotella ruminicola）。此外，还发现有38 011个基因编码蛋白具有木质纤维素降解酶活性，其中糖苷水解酶（GH）基因数量最多（17 877个），糖基转移酶（GT）（8 637个）、碳水化合物结合模块（CBM）（4 693个）和碳水化合物酯酶（CE）基因（4 214个）次之，多糖裂合酶（PL）（1 296个）和辅助氧化还原酶（AA）基因（934个）较少。在GH基因中，归属于GH2、GH43、GH97、GH3家族的基因较多，且编码蛋白具有寡糖降解酶活性的基因数量最多。此外还发现了少量的纤维小体组分蛋白基因。结合其他物种肠胃宏基因组中GH基因比对分析，发现海子水牛瘤胃中的纤维素酶、半纤维素酶和分支降解酶比例与奶牛瘤胃较为接近。由此可见，海子水牛瘤胃内含有丰富的木质纤维素降解微生物及酶系，这将为筛选具有工业应用潜力的酶基因奠定理论基础。