牛瘤胃中反刍木聚糖杆菌在不同季节及妊娠期的表观遗传模式

反刍动物通过瘤胃中微生物对植物性物质的发酵获取营养。Xylanibacter ruminicola 是瘤胃中丰度极高的细菌物种。在发酵过程中，X. ruminicola 利用植物材料中的多种碳水化合物合成丙酸，丙酸是一种为反刍动物提供能量的挥发性脂肪酸。然而，牧草质量（如营养和纤维含量）在季节间的变化以及宿主妊娠状态，能够改变瘤胃微环境，并可能影响微生物活性。在培养条件下，细菌会因生长环境不同而表现出不同的甲基化变化（甲基化是一种可逆的、能够调控基因表达的表观遗传修饰）。我们假设，瘤胃环境的变化会影响 X. ruminicola 基因组内的 DNA 甲基化模式。 对 37 头雌性婆罗门牛（其中 17 头妊娠）的瘤胃液样本进行了跨四个季节采集。采用 Oxford Nanopore 测序技术，对不同季节（牧草质量不同）及不同妊娠状态下 X. ruminicola 的 DNA 甲基化谱（N6-甲基腺嘌呤、N4-甲基胞嘧啶和 5-甲基胞嘧啶）进行了表征。在校正相对丰度后，X. ruminicola 若干基因编码 DNA 序列中的 DNA 甲基化水平在不同季节和妊娠状态之间存在差异。其中大多数基因被归类为 ExbD/TolR 家族蛋白，并与蛋白质转运过程相关。我们的研究表明，瘤胃中 X. ruminicola 基因的 DNA 甲基化谱会随宿主环境因素而变化。这些结果为理解细菌 DNA 甲基化在介导细菌与其环境相互作用中的作用提供了见解。

反刍动物通过瘤胃中微生物对植物材料的发酵获取营养。Xylanibacter ruminicola 是瘤胃中丰度极高的细菌物种。在发酵过程中，X. ruminicola 利用植物材料中的多种碳水化合物合成丙酸；丙酸是一种为反刍动物提供能量的挥发性脂肪酸。然而，牧草质量（如营养和纤维含量）随季节变化以及宿主妊娠状态的差异，均可改变瘤胃微环境，从而可能影响微生物活性。在培养条件下，细菌会因生长环境不同而表现出不同的甲基化变化（甲基化是一种可逆的、能够调控基因表达的表观遗传修饰）。我们假设，瘤胃环境的变化会影响 X. ruminicola 基因组中的 DNA 甲基化模式。

从37头雌性婆罗门牛（其中17头妊娠）采集了跨四个季节的瘤胃液样本。采用 Oxford Nanopore 测序技术，对不同季节（对应不同牧草质量）和妊娠状态下 X. ruminicola 的 DNA 甲基化谱（N6-甲基腺嘌呤、N4-甲基胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶）进行表征。在校正相对丰度后，X. ruminicola 若干基因编码 DNA 序列中的 DNA 甲基化水平在不同季节和妊娠状态之间存在差异。这些基因大多被归类为 ExbD/TolR 家族蛋白，并与蛋白质转运过程相关。我们的研究表明，瘤胃中 X. ruminicola 基因的 DNA 甲基化谱会随宿主环境因素而变化。这些结果为理解细菌 DNA 甲基化在介导细菌与其环境相互作用中的作用提供了见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.07.730735v1?rss=1

🏷️ 瘤胃微生物 DNA甲基化 表观遗传 季节变化 妊娠影响 纳米孔测序