环境学院张盼月教授课题组完成的“宏基因组分析揭示玉米秸秆安格斯牛瘤胃高效消化机制:微生物群落演替、CAZyme组成和功能基因表达”的论文在国际知名期刊《Chemosphere》(影响因子:8.943)上发表,论文第一作者为环境学院博士研究生梁劲松,北京林业大学为文章第一完成单位,文章主要信息如下:
Jinsong Liang, Jianning Chang, Ru Zhang, Wei Fang, Le Chen, Weifang Ma, Yajie Zhang, Wenjing Yang, Yuehan Li, Panyue Zhang, Guangming Zhang. Metagenomic analysis reveals the efficient digestion mechanism of corn stover in Angus bull rumen: Microbial community succession, CAZyme composition and functional gene expression. 2023, 336, 139242.
反刍动物瘤胃是高效降解木质纤维素生物质的天然生物发酵系统。关于瘤胃微生物高效降解木质纤维素的作用机制仍然缺乏深入的研究。本研究利用宏基因组学深入揭示安格斯牛瘤胃发酵过程中细菌和真菌群落组成、碳水化合物活性酶以及关键功能基因的表达。研究结果表明,瘤胃内发酵72 h,玉米秸秆的半纤维素和纤维素降解率分别达到61.2%和50.4%。鉴定出主要细菌属由Prevotella、Butyrivibrio、Ruminococcus、Eubacterium和Fibrobacter组成,主要真菌属由Piromyces、Neocallimastix、Anaeromyces和Orpinomyces组成。主成分分析表明细菌和真菌的群落结构在72 h发酵过程中发生了显著的变化。复杂程度较高的细菌共线性网络比真菌共线性网络具有更强的稳定性。大多数碳水化合物活性酶家族在48 h发酵后表现出显著的下降趋势。水解相关功能基因在发酵72 h时表达下调,对应了碳水化合物活性酶丰度下降,而产酸相关的功能基因没有明显变化。本研究为深入了解安格斯牛瘤胃中木质纤维素的降解机制提供了依据,并可指导瘤胃微生物在有机固废厌氧发酵中的筛选、构建和富集。
该项工作得到国家自然科学基金(51578068)的资助。