《Journal of Animal Science and Biotechnology》：Integrated analyses of host genetics and gut microbiota provide mechanistic insights into feed efficiency in ducks
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研究人员对313只北京鸭开展全基因组测序（Whole-Genome Sequencing, WGS）并结合分段解析的肠道微生物组特征，以解析饲料转化比（Feed Conversion Ratio, FCR）背后的宿主-微生物组结构。该性状表现出中等遗传力（h2
研究人员对313只北京鸭开展全基因组测序（Whole-Genome Sequencing, WGS）并结合分段解析的肠道微生物组特征，以解析饲料转化比（Feed Conversion Ratio, FCR）背后的宿主-微生物组结构。该性状表现出中等遗传力（h2=0.23, PLRT=2.53×10–2）。全基因组关联分析（Genome-Wide Association Study, GWAS）鉴定出两个主要基因组区域，涉及ALG13与TRPC5基因，这两个基因分别参与食欲调节与能量平衡从而影响饲料效率。同时，肠道微生物组沿肠道呈现空间异质性，其中与宿主遗传相关的类群如Solobacterium（盲肠）和Eubacterium_eligens_group（空肠）与FCR呈显著负相关，可能通过增强短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid, SCFA）的生成及提高能量捕获效率发挥作用。变异分配分析显示，宿主遗传解释了FCR变异的最大部分（36.96%），其次为盲肠微生物组。研究结果表明，宿主遗传与肠道微生物组之间存在协调作用，共同影响饲料效率，为育种及基于微生物组的干预策略提供了潜在靶点。
研究背景与意义
饲料效率（Feed Efficiency, FE）是决定畜牧业生产力、经济可持续性和环境影响的核心性状。北京鸭在全球肉禽生产中占据重要地位，但其饲料效率改良进展缓慢，主要原因是其复杂的生物学基础尚未被充分阐明，尤其是宿主基因组变异与肠道微生物组在不同肠段中如何共同作用仍缺乏系统性研究。已有证据表明，宿主遗传与肠道微生物组均显著影响饲料转化比（Feed Conversion Ratio, FCR），但二者在北京鸭中的联合效应尚属空白。因此，本研究旨在整合宿主遗传信息与分段肠道微生物组数据，深入解析其对饲料效率的调控机制，从而为精准育种和改善生产性能提供理论基础。该研究发表于《Journal of Animal Science and Biotechnology》。
主要技术方法概述
研究采用313只雄性北京鸭（含高饲料效率ZF系和低饲料效率CF系）作为样本队列，采集血液及四个肠段内容物（十二指肠、空肠、回肠、盲肠）。宿主DNA通过全基因组测序（WGS）获得高质量单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism, SNP）数据集，并进行遗传关系矩阵构建。肠道微生物组通过16S rRNA基因测序分析，经质量控制后获得扩增子序列变体（Amplicon Sequence Variant, ASV）表型数据，并进行中心对数比（Centered Log-Ratio, CLR）转换。遗传力估计采用限制性最大似然（Restricted Maximum Likelihood, REML）法，全基因组关联分析（GWAS）与微生物组关联分析（Microbiome-Wide Association Study, MWAS）分别用于检测宿主遗传位点及微生物类群与FCR的关联。此外，构建多组学混合线性模型（Mixed Linear Model, MLM）以量化宿主遗传与微生物组对FCR的解释度。
研究结果
宿主表型与测序数据特征
ZF系FCR显著低于CF系，FCR分布符合正态，适合后续分析。WGS覆盖度平均达96.15%，共保留10,159,633个SNP。主成分分析显示两组遗传背景明显分离。16S rRNA测序显示肠道微生物组成存在显著的空间异质性，盲肠菌群主要源自回肠，但仍存在大量未知来源类群。
全基因组关联分析揭示FCR的新遗传位点
FCR遗传力为0.23，GWAS共鉴定29个显著关联的SNP，主要集中在10号染色体，涉及ALG13与TRPC5基因。连锁不平衡分析表明存在约18.3 kb的主要单倍型块（位于ALG13）及约8.1 kb的次要单倍型块（位于TRPC5），暗示这些区域可能在调控FCR中起关键作用。
肠道微生物组与宿主遗传的关联
各肠段微生物遗传力普遍较低至中等，盲肠拥有最高比例的可遗传类群。微生物组全基因组关联分析（mGWAS）在四个肠段分别检测到3、1、3、11个显著SNP-微生物关联，盲肠数量最多，表明宿主遗传对该段微生物组成影响最强。
受宿主遗传影响的FCR相关微生物类群
两阶段模型鉴定出多个与FCR显著相关的微生物类群，其中部分类群在不同基因型间丰度差异显著。整合结果揭示了22个类群同时出现在基因型差异分析和二分类模型中，31个类群同时出现在基因型差异分析和丰度模型中。其中盲肠中的Solobacterium与空肠中的Eubacterium_eligens_group与FCR呈显著负相关，可能通过SCFA生成促进能量获取。
宿主遗传与肠道微生物组对FCR的解释度
宿主遗传解释36.96%的FCR变异，其次为盲肠微生物组（13.90%）、十二指肠（7.96%）和空肠（7.63%），回肠贡献可忽略。
讨论与结论
讨论部分指出，北京鸭肠道微生物组具有显著的空间异质性，特定类群在不同肠段发挥不同功能。ALG13与TRPC5可能通过调节食欲与能量代谢影响FCR。盲肠微生物组受宿主遗传影响最大，且与FCR关联紧密。Solobacterium与Eubacterium_eligens_group等SCFA产生菌可能在提升饲料利用率中发挥重要作用。结论强调，北京鸭饲料效率由宿主遗传与肠道微生物组共同调控，宿主遗传为主导因素，盲肠微生物组贡献显著，为育种与微生物干预提供了明确靶点。
