MGWAS揭示白痢病鸡肠道菌群的遗传力！

期刊：《mSystems》

最新影响因子：6.633

新年伊始，派森诺喜讯连连！在与浙江大学合作发表《Nature Plants》封面成果【派森诺项目文章】Nature Plants重磅封面！水稻种子内生菌影响水稻的抗病性后，最近，派森诺再次与上海交通大学孟和教授团队合作，在微生态领域知名期刊《mSystems》（最新影响因子：6.633）发表论文，通过微生物组—宿主基因组关联研究（mGWAS），探讨宿主基因组、肠道微生物组和鸡白痢沙门氏菌感染之间的联系，并发现了白痢病鸡肠道菌群的可遗传特征。可喜可贺！

研究背景

鸡白痢病是由鸡白痢沙门氏菌亚种（Salmonella enterica subspecies enterica serovar Gallinarum biovar Pullorum，即S. Pullorum）引起的急性系统性疾病，是常见的腹泻相关疾病之一，对家禽业影响较大。然而，鸡肠道微生物组在白痢沙门氏菌感染过程中所发生的变化，及其对鸡自身和其子代的健康状态的影响，仍有待深入研究。

研究方法

● 鸡白痢沙门氏菌阳性个体鸡血样135份，阴性个体鸡血样140份，提取血液基因组DNA后进行简化基因组测序，采用双酶切测序分型技术（double digest genotyping by sequencing，dd-GBS），测序平台为Illumina HiSeq 2000；

● 对上述个体以及80例子代个体的粪便提取微生物组DNA后，对细菌16S rRNA基因V3-V4区进行多样性组成谱测序，测序平台为Illumina MiSeq。

研究结果

本研究通过微生物组比较分析和微生物组全基因组关联研究（mGWAS），研究宿主遗传特征、肠道微生物组和鸡白痢病之间的关系。结果发现，鸡感染白痢沙门氏菌后，共有39个肠道细菌属的丰度发生了改变（P<0.05），而这些菌群结构和组成的变化也能在其后代中观察到。

图1 研究示意图，以及白痢病鸡阳性（P）和阴性群体（N）的肠道菌群组成结构差异

图2 白痢病鸡阳性和阴性的子代群体在肠道菌群Alpha和Beta多样性、物种组成上的差异

mGWAS研究进一步表明，宿主遗传变异与肠道菌群的多样性以及个体微生物的变化显著相关。首先，研究以肠道菌群Beta多样性距离矩阵作为“表型”，分别在阳性群体（P）和阴性群体（N）中进行关联分析，发现在阳性群体中存在131个显著的SNPs，其中17个SNPs在2号染色体上，而其中的4个都位于MAPKKK3L基因间区，距MYD88基因仅26kb（多项研究表明MYD88基因是鸡白痢沙门氏菌感染相关的候选基因）。在阴性群体中，发现109个显著的SNPs。

图3 曼哈顿图分析发现宿主的SNPs遗传变异与肠道菌群Beta多样性显著相关

为了进一步发现与宿主遗传变异相关联的单个细菌，对筛选到与鸡白痢感染相关的159,272个SNPs与细菌属进行了mGWAS分析。在阳性群体中，发现1219个显著的SNPs与177个菌属互作。在阴性群体中，发现1118个显著的SNPs与181个菌属互作。其中潜在的致病菌Pelomonas和Brevundimonas在阳性亲本及其子代中均表现为高丰度，且都与多个SNPs互作，这些SNPs相邻的基因如TGIF1、TTLL12和CCR7都与免疫相关，从而表明Pelomonas和Brevundimonas在S. Pullorum感染的鸡中可遗传。

图4 关联网络分析宿主遗传变异及其相关细菌属

综上所述，本研究在白痢病鸡种发现了一系列具有遗传能力的肠道微生物类群，且这些微生物在健康和疾病群体中的丰度变化与鸡宿主基因组上的遗传变异具有显著关联，从而为将来筛选具有抗白痢病特性的鸡品种、甚至消除白痢病奠定了基础。 以上研究的测序和部分数据分析工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。如需进一步讨论，欢迎讨论区留言或者发邮件给我们哟（邮箱地址：metasupport@personalbio.cn）！ 阅读原文链接： https://msystems.asm.org/content/6/1/e01192-20