湿地所主持的院优秀青年创新人才项目顺利结题

作者:刘刚 时间:2021-09-01 点击数:

鸟类为适应环境变化发展出了相应的对策,肠道微生物在宿主食物消化、营养吸收、能量代谢、生理调节、免疫防御等方面发挥了重要作用。宿主与肠道微生物发生协同进化的同时,但也可能在一定条件下形成致病菌危害宿主健康,甚至导致种群衰落。联合分析宿主遗传变异和肠道微生物多样性的研究还比较少。湿地研究所刘刚副研究员承担了院优秀青年创新人才项目“大鸨及近缘种的基因组变异和肠道微生物研究”,于2021713日通过由中国林科院科技处组织的项目验收,顺利结题。

该项目以大鸨及其近缘种为研究对象,基于比较基因组学、转录组学和宏基因组学,主要结果为:(1)基于线粒体基因组和基因组超保守原件构建的系统发育树,支持鸨科鸟类和蕉鹃目和鹃形目鸟类形成姊妹群,一定程度上厘清了大鸨和近缘种系统发生关系。同时,发现差异表达基因集和温度相关的基因集的表达谱呈现出温度相关的聚类模式,且在不同性别间聚类模式不同,暗示了温度变化可能驱动血液转录组发生适应性可塑,同时也暗示性选择在不同性别个体应对环境胁迫时发挥作用。(2)不同性别的大鸨在不同食性条件下,仍然存在9.74%的共有肠道菌群,反映了鸟类肠道菌群在进化上的保守性。雄性和雌性大鸨在不同食性条件下,肠道菌群多样性、组成和丰度存在显著性差异,表明肠道菌群受到性别和食性的交互影响(图1)。(3)通过比较同域越冬的大鸨和灰鹤(图2)肠道菌群,发现不同个体共有KEGG功能通路的比例达到 39.43%,高于共有OUT的比例(8.87%),这表明肠道菌群在结构和功能上的保守性。宿主间菌群组成和功能通路的差异大于食性间的差异,表明宿主可能是决定肠道菌群特征和功能的主要因素,而食性则进一步推动了肠道菌群的分化(图3)。本项目共发表SCI文章2篇, CSCD文章3篇,授权国家发明专利2件。项目研究结果为大鸨的系统发育以及种群精细管理提供了科学支撑,从遗传学水平探索了鸟类适应环境变化的分子机制,揭示了宿主肠道菌群变化的影响因素,拓展了对鸟类如何应对环境变化的理解,为野生鸟类的保护和管理提供了科学支撑。


大鸨和灰鹤在不同食性条件下KEGG通路的热图分

不同性别大鸨在不同食性条件下肠道菌群组成的热图分析

同域越冬的大鸨和灰鹤(图片来自于内蒙古的张外大夫)


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