帮助成年牛反刍的微生物 | BMC Biology

发表期刊：BMC Biology

论文标题：单细胞转录组分析揭示瘤胃微生物 (Microbiota-host crosstalk in the newborn and adult rumen at single-cell resolution)

通讯作者：Hui-Zeng Sun

第一作者：Jia-Jin Wu

DOI：10.1186/s12915-022-01490-1

发表日期：2022年12月14日

瘤胃是反刍动物的标志性器官，在其营养补给和为人类提供产品方面发挥重要作用。在新生哺乳反刍动物中，乳汁会绕过瘤胃，而在成年反刍动物中，前胃的第一腔室已经发育为植物纤维微生物发酵的主要场所。随着单细胞转录组学的出现，现在可以研究瘤胃组织的基本细胞组成，并研究这如何关系到瘤胃及其上皮附着微生物之间互利共生的发展。

通过对新生和成年瘤胃组织的49，689个高分辨率单细胞进行单细胞RNA测序，我们构建了一个全面的瘤胃上皮细胞景观。瘤胃的单细胞分析鉴定出6种免疫细胞亚型和17种非免疫细胞亚型。通过对牛瘤胃、人胃及皮肤上皮细胞表达的种间同源基因进行跨物种分析，我们发现物种差异超过了任何跨物种细胞类型的相似性。与新生牛相比，成年牛的瘤胃组织中上皮细胞亚型较少，免疫细胞较多，以TH17型细胞为主。在新生牛瘤胃中，成纤维细胞和肌成纤维细胞更多（成年牛缺乏这种IGFBP3+上皮细胞亚型），而树突状细胞是最常见的免疫细胞亚型。代谢相关功能和氧化还原过程在成年瘤胃上皮细胞中明显上调。利用16S rDNA测序、荧光原位杂交和绝对定量PCR，我们发现成年牛的瘤胃中脱硫弧菌明显富集。瘤胃组织的微生物组和代谢组分析发现，与新生牛相比，成年牛的脱硫弧菌与吡哆醇共存的概率很高，而scRNA-seq数据显示成年牛的瘤胃上皮细胞亚型中吡哆醇的结合能力更强。这些结果表明，脱硫弧菌和吡哆醇很可能在维持成年瘤胃的氧化还原平衡中发挥重要作用。

我们的多组学整合分析为瘤胃的发育和功能提供了新的见解，并可能促进未来对牛的瘤胃功能和牛奶/肉类生产的精确改进。

转自：“BMC科研永不止步”微信公众号

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