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西北农业学报 2024年

作者：邹璇阿巴小洛任世恩胡咏琪胡洋何鑫李岳诚徐正刚韩崇选南小宁西北农林科技大学林学院西部森林生物灾害治理国家林业和草原局重点实验室中国科学院西北高原生物研究所中国科学院高原生物适应与进化重点实验室中国科学院大学宁夏回族自治区森林病虫防治检疫总站

旨在研究补充纤维素对甘肃鼢鼠肠道菌群和代谢产物的影响,探讨富含不溶性膳食纤维的木本植物根系的利用与鼢鼠适应地下洞道生境的关系,并阐明甘肃鼢鼠补充纤维素的重要性。将甘肃鼢鼠随机分为取食草本植物苜蓿与兼食苜蓿和木本植物樟子... 详细信息

旨在研究补充纤维素对甘肃鼢鼠肠道菌群和代谢产物的影响,探讨富含不溶性膳食纤维的木本植物根系的利用与鼢鼠适应地下洞道生境的关系,并阐明甘肃鼢鼠补充纤维素的重要性。将甘肃鼢鼠随机分为取食草本植物苜蓿与兼食苜蓿和木本植物樟子松根(富含纤维素)两个组别,持续干预15 d,然后采用16s r rna测序和液相色谱-质谱联用法(LC-Ms)检测两种饲喂方式对甘肃鼢鼠肠道菌群和代谢物的影响,通过斯皮尔曼相关性分析构建差异菌群与差异代谢物的关联。结果表明,兼食苜蓿和樟子松根的鼢鼠显著富集了类固醇激素生物合成相关的代谢通路,且斯皮尔曼相关性分析表明肠道多种益生菌与类固醇激素生物合成的代谢产物显著相关。研究结果说明:取食富含纤维素的木本植物根系显著影响甘肃鼢鼠消化道中纤维素分解菌及其代谢物的组成,特别是增加类固醇激素的富集,在调节葡萄糖代谢和脂肪分解、提高脂肪利用率方面发挥关键作用。研究结果揭示:植物纤维素补充对在洞道环境中生活的甘肃鼢鼠对食物资源的利用及耐力运动的影响,即补充纤维素促进肠道菌群中纤维素分解菌的富集,从而提高其食物资源的有效利用和耐力运动。

关键词：甘肃鼢鼠肠道菌群代谢物适应性 16s r rna测序

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基于临床指标和生殖道微生态的早产预测模型的建立

基于临床指标和生殖道微生态的早产预测模型的建立

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作者：王浩园西南大学

学位级别：硕士

目的:我国西南地区的早产发生率最高,为10.3%。早产儿死亡率超过疟疾、艾滋病和肺结核,是继肺炎之后引起5岁以下婴幼儿死亡的第二大原因,早产家庭面临着巨大的心理和经济压力。研究表明产前异常的临床指标和孕早、中期生殖道菌群的紊乱... 详细信息

目的:我国西南地区的早产发生率最高,为10.3%。早产儿死亡率超过疟疾、艾滋病和肺结核,是继肺炎之后引起5岁以下婴幼儿死亡的第二大原因,早产家庭面临着巨大的心理和经济压力。研究表明产前异常的临床指标和孕早、中期生殖道菌群的紊乱与早产的发生存在紧密联系,且重庆地区与早产相关的标志性临床指标和标志性生殖道微生物还有待确定,早产的发生机制也不明确。因此,本研究通过比较早产孕妇和足月生产孕妇的临床指标和孕早、中期的生殖道菌群,筛选与早产相关的标志性临床指标和标志性生殖道微生物,建立基于随机森林算法的早产预测模型。旨在降低重庆地区的早产发生率,并揭示早产发生的潜在机制,为早产的预防提供新思路。方法:1.收集临床信息和生殖道样本。本研究收集了2022年1月-2022年12月在重庆市第九人民医院产科进行产检、孕周在0-28周、年龄在18-45周岁的246名孕妇的临床信息和生殖道拭子。2.筛选与早产相关的标志性临床指标。比较早产孕妇和足月生产孕妇的临床指标。运用单因素分析和多因素Logistic回归分析筛选与早产相关的标志性临床指标。3.筛选与早产相关的标志性生殖道微生物。将采集的生殖道拭子进行16s rrna测序和生物信息学分析,比较早产孕妇和足月生产孕妇的生殖道菌群组成,利用LEfse分析和MaAsLin分析筛选与早产相关的标志性生殖道微生物。4.预测早产孕妇和足月生产孕妇生殖道菌群的功能。用PICrUst2分析预测早产孕妇和足月生产孕妇生殖道菌群的功能,揭示潜在的早产发生机制。5.建立早产预测模型。利用r语言的随机森林包(random Forest)建立基于标志性临床指标和标志性生殖道微生物的早产预测模型。结果:1.存在8个与早产相关的标志性临床指标。单因素分析和多因素Logistic回归分析结果表明不良孕产史、妊娠糖尿病、前置胎盘、子宫肌瘤、产前出血、产前高水平白细胞、高水平中性粒细胞和高水平中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLr)是早产的标志性临床指标。2.存在52个与早产相关的标志性生殖道微生物。排除孕周的影响,LEfse分析显示早产和足月生产孕妇中存在42个标志性生殖道微生物,MaAsLin分析显示早产和足月生产孕妇中存在30个标志性生殖道微生物。整合LEfse分析和MaAsLin分析结果,一共筛选到52个标志性生殖道微生物。其中支原体(Mycoplasma)、阴道阿托波氏菌(Atopobium＿vaginae)、罗姆布茨菌(romboutsia)、产黑素普雷沃菌(Prevotella＿melaninogenica)、阿姆尼纤毛菌(sneathia＿amnii)、巨球型菌属(Megasphaera)等致病菌在早产孕妇中富集,双歧杆菌属(Bifidobacterium)、罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus＿reuteri)等益生菌在足月生产孕妇中富集。3.早产孕妇和足月生产孕妇的生殖道菌群功能存在显著差异。早产孕妇生殖道菌群的功能在叶酸一碳库(One carbon pool by folate)、蛋白质输出(Protein export)和多环芳香烃分解(Polycyclic aromatic hydrocarbon degration)等途径中显著富集,而足月生产孕妇生殖道菌群的功能在谷胱甘肽代谢(Glutathione metabolism)和碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)等途径中显著富集。4.基于标志性临床指标和标志性生殖道微生物的早产预测模型的预测效果优异。利用标志性临床指标和标志性生殖道微生物建立基于随机森林算法的早产预测模型,进行优化后最终的早产预测模型选择了对早产预测最为重要的20个指标做为预测变量,这20个预测变量分别是妊娠糖尿病史(GDM)、子宫肌瘤(UM)、产前出血(APH)、不良孕产史(APCH)、白细胞计数(WBC)、中性粒细胞计数(NEUT)、中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLr)、Atopobium vaginae、Megasphaera、Pseudomonas、Lactobacillus reuteri、DNF00809、Atopobium、rhizobiaceae、Acinetobacter、Thioalkalivibrio、UCG-002、Megamonas、Corynebacterium＿pyruviciproducens、Methylococcaceae。最终的早产预测模型的灵敏度为94.7%,特异度为72.7%,准确度为83.7%结论:早产孕妇和足月生产孕妇产前的临床指标和生殖道微生物存在显著差异(P<0.05),早产发生的潜在机制可能与产前部分临床指标的异常以及孕早、中期生殖道菌群的紊乱造成的体内多环芳香烃分解、谷胱甘肽代谢和碳水化合物代谢等途径的异常有关。

关键词：早产临床指标生殖道微生物 16s r rna测序随机森林算法

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多组学联合分析伪狂犬病基因缺失疫苗的免疫保护机制

多组学联合分析伪狂犬病基因缺失疫苗的免疫保护机制

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作者：戢婷福建农林大学

学位级别：硕士

伪狂犬病(Pseudorabies,Pr)是由伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PrV)引起的,能够感染多种脊椎动物并引起发热、奇痒、急性脑脊髓炎和母畜流产、死产等症状,制约我国畜牧业的高质量发展。2011年后,国内多地暴发新型伪狂犬病,然而传统的g ... 详细信息

伪狂犬病(Pseudorabies,Pr)是由伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PrV)引起的,能够感染多种脊椎动物并引起发热、奇痒、急性脑脊髓炎和母畜流产、死产等症状,制约我国畜牧业的高质量发展。2011年后,国内多地暴发新型伪狂犬病,然而传统的g E基因缺失疫苗Bartha-K61不能对新型PrV感染提供有效保护。目前,研发针对变异株的疫苗是防控和净化Pr的主要途径。PrV FJ-2012株是福建省农业科学院畜牧兽医研究所猪病研究室在2012年于病死猪中分离到的一株新型PrV,对其深入研究可以为开发新型猪伪狂犬病疫苗奠定基础。此前鲜有研究观测伪狂犬病疫苗接种后再攻毒个体的转录组、代谢组和肠道微生物组的变化。为此,本试验以湖羊为研究对象,使用含有不同免疫佐剂的FJ-2012 g E/g I基因缺失灭活疫苗(A组:FJ-2012 g E/g I+GEL,B组:FJ-2012 g E/g I+206,C组:FJ-2012 g E/g I+白油,空白对照组:生理盐水)进行接种后再使用FJ-2012毒株进行攻毒,观察湖羊临床症状及病理剖检并采集了结肠、脑组织、血清和粪便样品,分别进行转录组高通量测序(rna-seq)、质液联用(LC-Ms)非靶向代谢组检测以及高通量16s r rna基因测序。分析结果如下:(1)血清抗体检测结果显示疫苗接种效果良好,而不同佐剂的FJ-2012 g E/g I基因缺失灭活疫苗的保护效力存在差异;转录组测序结果显示,湖羊接种不同佐剂疫苗后再攻毒,结肠和脑组织基因表达情况发生明显改变。在结肠组织中,试验组和对照组之间共存在67个差异表达基因(FDrrrT-PCr验证了结肠组织中7个基因的表达情况与测序结果一致,并推测疫苗可能从调控内质网自噬、细胞程序性坏死以及抗氧化等方面来抵抗PrV感染。(2)代谢组检测结果显示,血清代谢物含量在各组之间存在着明显变化。通过Kruskal-Wallis检验和随机森林模型分析,共检测出63种代谢物的丰度在各组之间存在显著性差异(P测序结果表明,注射含有不同免疫佐剂的疫苗后再攻毒能够显著影响湖羊肠道菌群的组成和结构。在Alpha多样性方面,A组显著高于C组(P0.05)。在Beta多样性方面,C组最高,其次是B组。B、C组都显著高于对照组(P0.05)。在菌门水平,厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋菌门、放线菌门、变形菌门、韦荣球菌门在试验组和对照组中都是优势菌门。在菌属水平,来自优势菌门的密螺旋体属、理研菌科rC9肠道群、克里斯腾森菌科r7群、拟杆菌属、双歧杆菌属、阿克曼氏菌属等24个菌属在试验组和对照组中都具有较高丰度。在OTUs水平,利用LEfse分析共检测出62个OTUs的丰度在试验组和对照组之间存在显著差异。(4)宿主差异表达基因与生物标识之间的互作网络中,57个结肠组织差异表达基因、41个脑组织差异表达基因、46个差异代谢物和14个差异OTUs之间存在相关性。结肠与脑组织的差异表达基因之间可以形成两个明显的互作类群,代谢物和细菌之间没有形成明显的互作类群,但二者仍与差异表达基因间存在着明显的互作。互作网络分析再次提示伪狂犬病基因缺失疫苗可能通过多水平调控细胞自噬来抵抗PrV感染。本试验通过多组学联合的方法揭示了接种FJ-2012 g E/g I基因缺失疫苗再攻毒湖羊的结肠和脑组织转录组、血清代谢组以及肠道微生物组的变化情况,为探究伪狂犬病疫苗的免疫保护机制及研发新型伪狂犬病疫苗提供数据支撑。

关键词：伪狂犬病毒 rna-seq LC-Ms 16s r rna测序

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