鸡肠道微生物组的跨物种基因组变异：来自中国多样化地方品种的见解

《Microbiome》：Cross-kingdom genomic variation in chicken gut microbiomes: insights from China’s diverse local breeds

肠道微生物基因组变异及病毒介导水平转移研究：整合宏基因组学与转录组学分析十种中国土鸡肠道菌群，发现病毒在基因组变异和水平基因转移中起关键作用，变异密度与生态位宽度显著正相关，且病毒基因组GC含量与变异密度呈负相关。

　　

摘要

背景

肠道微生物组具有丰富的遗传多样性，这有助于微生物的适应，但其原核生物和病毒群体的基因组变异模式尚未得到充分研究。

结果

通过对来自中国的十个本土鸡品种进行综合宏基因组学和宏转录组学分析，我们发现了1527个具有代表性的原核生物宏基因组（MAGs）、37,555个具有代表性的DNA病毒contigs以及1,867个具有代表性的RNA病毒contigs（主要属于Bacillota/Bacteroidota、Uroviricota和Lenarviricota/Pisuviricota类）。通过结合短读长读宏基因组学与宏转录组学数据，我们识别出了这些跨界基因组中的结构变异（SVs）和单核苷酸变异（SNVs）。所有微生物群体中均存在SV与SNV密度之间的正相关关系，表明存在协调的突变过程。DNA病毒表现出最高的变异率（SNVs占86.9%，SVs占47.7%），其中温和型噬菌体积累的变异显著多于毒性噬菌体。从功能上看，原核生物的变异主要集中在碳水化合物代谢和氨基酸代谢相关基因上，而病毒变异则表现出广泛的代谢劫持现象。水平基因转移（HGT）具有明显的病毒相关特征（占536例事件的69.40%），且呈现出不对称的模式，其中噬菌体向细菌的转移（P-to-B）占所有事件的37.50%。随机森林分析显示，在原核生物、DNA病毒和RNA病毒群体中，SV与SNV密度之间存在强烈的双向预测关系，表明基因组不稳定性的耦合。生态位广度是跨界物种SNVs产生的主要驱动因素，并与变异密度呈正相关。在原核生物中，HGT事件显著影响了变异模式。对于病毒而言，基因组GC含量是一个重要因素，且在DNA病毒和RNA病毒中均与SNV密度呈负相关。

结论

这些发现表明，协调的突变过程以及各生物界特有的内在因素驱动了基因组变异，病毒在鸡肠道生态系统中起到了关键的基因交换作用。

视频摘要

图形摘要

背景

肠道微生物组具有丰富的遗传多样性，这有助于微生物的适应，但其原核生物和病毒群体的基因组变异模式尚未得到充分研究。

结果

通过对来自中国的十个本土鸡品种进行综合宏基因组学和宏转录组学分析，我们发现了1527个具有代表性的原核生物宏基因组（MAGs）、37,555个具有代表性的DNA病毒contigs以及1,867个具有代表性的RNA病毒contigs（主要属于Bacillota/Bacteroidota、Uroviricota和Lenarviricota/Pisuviricota类）。通过结合短读长读宏基因组学与宏转录组学数据，我们识别出了这些跨界基因组中的结构变异（SVs）和单核苷酸变异（SNVs）。所有微生物群体中均存在SV与SNV密度之间的正相关关系，表明存在协调的突变过程。DNA病毒表现出最高的变异率（SNVs占86.9%，SVs占47.7%），其中温和型噬菌体积累的变异显著多于毒性噬菌体。从功能上看，原核生物的变异主要集中在碳水化合物代谢和氨基酸代谢相关基因上，而病毒变异则表现出广泛的代谢劫持现象。水平基因转移（HGT）具有明显的病毒相关特征（占536例事件的69.40%），且呈现出不对称的模式，其中噬菌体向细菌的转移（P-to-B）占所有事件的37.50%。随机森林分析显示，在原核生物、DNA病毒和RNA病毒群体中，SV与SNV密度之间存在强烈的双向预测关系，表明基因组不稳定性的耦合。生态位广度是跨界物种SNVs产生的主要驱动因素，并与变异密度呈正相关。在原核生物中，HGT事件显著影响了变异模式。对于病毒而言，基因组GC含量是一个重要因素，并且在DNA病毒和RNA病毒中均与SNV密度呈负相关。

结论

这些发现表明，协调的突变过程以及各生物界特有的内在因素驱动了基因组变异，病毒在鸡肠道生态系统中起到了关键的基因交换作用。

视频摘要

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