近日，由依托内蒙古农业大学建设的内蒙古自治区乳品生物技术与工程重点实验室作为唯一单位完成的“混合宏基因组测序对肠道菌群的研究”最新研究成果发表于肠道微生物领域权威杂志《Gut Microbes》。该研究采用了超深度混合宏基因组测序方法，对人类肠道微生物组中低丰度物种的基因组和功能进行了表征，为深入研究肠道微生物组与人类疾病之间的关联提供了新的起点。
该研究得到国家自然科学基金项目（31720103911）和内蒙古科技重大专项（2021ZD0014）的资助。
人肠道是一个极为复杂的生态系统，其中寄居了超过100万亿个微生物，包括细菌、病毒、真菌和原生生物，这些微生物包含的基因数至少是人类基因组的150倍，这类庞大的微生物群通常也被称为肠道菌群。肠道菌群除了能够帮助宿主消化食物，还能够产生各种各样的代谢产物，这些物质在维持人体正常生理活动中发挥至关重要的作用，因此深入理解肠道菌群对于解析疾病发生和发展过程和机制、开发以肠道菌群为靶点的新型干预疗法和健康管理方案意义重大。
图1 高质量宏基因组组装和肠道低丰度物种基因组特征
科研团队采用二代、三代测序技术相结合的深度宏基因组测序方法，通过优化宏基因组装配性能获得了超高质量的肠道微生物基因组，包括含量低至0.1%-1%的低丰度物种和含量小于0.1%的极低丰度物种。分析结果表明低丰度和特低丰度物种的编码密度、pN/pS比和SNP密度高于高丰度物种，高丰度物种具有更多的可移动遗传原件，表明肠道环境中低丰度物种存在较强的选择压力，反映了肠道物种间的相互作用和生态位适应。
图2 肠道低丰度物种的潜在代谢功能
科研团队通过重构肠道微生物的关键代谢途径，在个体水平研究了不同丰度肠道微生物的功能网络互作，发现低丰度物种可能是肠道多糖代谢和短链脂肪酸合成的积极参与者，表明它们可能在肠道微生物群落中发挥特定的作用，并对宿主做出积极贡献。该研究为探索人类肠道中低丰度物种的基因组和功能特征提供了有效框架，同时明确了低丰度的物种在解析肠道生态和肠道微生物群的功能中的重要作用，为个性化肠道菌群研究提供了新思路。
论文链接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2021.2021790
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