中國科學院亞熱帶農業生態研究所畜禽健康養殖與農牧復合生態研究中心譚支良研究員團隊在反芻動物微生物-宿主互作機制研究領域取得重要進展。團隊通過構建山羊發育模型，首次系統揭示了瘤胃粘膜微生物與宿主上皮細胞的階段性協同發育規律，相關成果以Microbiome-host co-oscillation patterns in shaping ruminal ecosystem from birth to puberty in a goat model為題發表于SCIENCECHINA-Life Sciences。
作為反芻動物的"發酵工廠"，瘤胃依靠微生物-宿主的精密互作實現植物纖維資源的高效轉化。其中，粘膜附著微生物通過與宿主上皮細胞的直接互作，在營養代謝和免疫調控中發揮關鍵作用。然而，從新生到反芻成熟階段，宿主-微生物互作網絡的動態變化仍尚不清晰。因此，本研究采用轉錄組和擴增子等技術和構建互作網絡等分析手段，解析了從1日齡到90日齡的協同發育模式（圖1）。（1）粘膜菌群呈現“病原相關→粘液降解→纖維分解”的演替路徑。1日齡以Mannheimia等條件致病菌為主（占39.7%），10日齡Akkermansia muciniphila等粘液降解菌顯著富集（21.4%），至90日齡形成以Succiniclasticum ruminis等纖維分解菌為特征（58.3%）的成熟群落；（2）宿主粘膜呈現“免疫啟動→屏障塑造→代謝成熟”的發育軌跡。1日齡以先天免疫相關基因（TLR2/4、IL-17A、CXCL1/2/3等）高表達為主，10日齡則以粘液代謝核心基因（GCNT3、GAL3ST1）上調和抗氧化防御信號通路（JAK-STAT）激活為特征，至90日齡形成以代謝相關基因（ACADS、BDH1、HDAC）為主導的代謝網絡；（3）菌群-宿主互作呈現階段特異性模式，即在早期主要強調消化和免疫發育（如，Mannheimia等病原相關菌通過脂多糖-TLR4軸激活宿主固有免疫應答；菌群刺激Th17細胞分化，觸發IL-17/JAK2-STAT3通路保護早期粘膜完整性），而在后期則側重于增強營養代謝（如，纖維分解菌Succiniclasticum ruminis通過琥珀酸分流途徑提升丙酸產量，誘導宿主丁酸代謝酶基因BDH1上調）。總之，瘤胃粘膜微生物與宿主的協同互作共同塑造了瘤胃生態系統。
此研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項子課題、西藏中央引導地方資金配套項目-西藏高寒區生態草牧業科技示范、湖南省自然科學基金和湖南省科技創新計劃的聯合資助。
微生物與宿主協同發育模式
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