云南农业大学引进河南农业大学院士、以共同通讯作者在顶级期刊(IF=16.6)发表研究论文,揭示跨界微生物基因组变异协调规律

近日，云南农业大学曹振辉教授团队和河南农业大学康相涛院士团队（云南农业大学柔性引进特聘教授）以及东莞理工学院张家禹副研究员，在微生物学领域顶级期刊《Microbiome》（五年影响因子16.6）上联合发表了题为“Cross-Kingdom Genomic Variation in Chicken Gut Microbiomes: Insights from China’s Diverse Local Breeds”的重要研究成果。该研究聚焦于家禽肠道这一复杂的微生态系统，针对以往研究多局限于细菌群落而忽视病毒（尤其是噬菌体）及其基因组变异贡献的不足，深入探索了复杂肠道环境中结构变异（SV）与单核苷酸变异（SNV）的分布规律，并揭示了病毒如何通过水平基因转移（HGT）重塑细菌基因组。

研究团队选取了茶花鸡、武定鸡、无量山乌骨鸡、盐津乌骨鸡、他留乌骨鸡、拉伯高脚鸡、云龙矮脚鸡、兰坪绒毛鸡、阿克鸡及尼西鸡等10个具有代表性的云南地方鸡种，创新性地采用二代与三代宏基因组结合二代宏转录组的联合分析策略进行了深度挖掘。通过这一系统性工作，团队成功构建了包含1527个原核生物基因组（MAGs）、37555个DNA病毒contigs以及1867个RNA病毒contigs的庞大微生物基因组数据集，不仅填补了云南地方鸡肠道病毒组学研究的空白，更在RNA病毒多样性挖掘方面取得了突破性进展。

研究首次揭示了一个令人瞩目的现象：在细菌、DNA病毒和RNA病毒中，结构变异与单核苷酸变异的密度呈现出显著的正相关关系。这一发现证明了肠道微生物并非孤立地发生单一类型的突变，而是通过一种协同突变的机制来快速适应复杂的肠道环境。进一步基于水平基因转移网络的分析表明，病毒在肠道内扮演着基因交换关键载体的角色。在检测到的所有基因转移事件中，高达69.4%与病毒有关，其中“噬菌体向细菌”的单向基因流动更是占据了总数的37.5%。研究还证实，这些病毒携带了大量涉及碳水化合物代谢、耐药性以及毒力因子的基因，通过基因转移显著增强了细菌宿主的适应能力，同时也提升了潜在病原菌的致病风险。此外，研究解析了驱动变异积累的生态与遗传因素，发现生态位宽度是驱动单核苷酸变异积累的主要外部因素，即适应性越广的微生物其基因组变异越丰富；而GC含量则是限制病毒变异的关键内在因素，且与单核苷酸变异密度呈显著负相关。

该项研究不仅在动物肠道生态领域首次揭示了跨界微生物基因组变异的协调规律，明确了病毒作为核心基因转移载体的重要生态功能，还有力证实了病毒在塑造宿主肠道微生态平衡及菌群稳定性中的核心地位。这些发现为理解肠道微生物组的进化与适应机制提供了全新的视角，也为未来利用精准微生物组工程调控家禽肠道健康奠定了重要的理论基础。

该论文由河南农业大学康相涛院士与云南农业大学曹振辉教授担任共同通讯作者，东莞理工学院张家禹副研究员、云南农业大学徐乐博士以及博士研究生葛学海、自先念为共同第一作者。