《Poultry Science》：Genome-resolved analysis reveals successional dynamics and functional transitions in chicken gut Archaea across the broiler growth cycle
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古菌是肠道微生物群中不可或缺的组成部分，在宿主代谢与肠道稳态维持中发挥重要作用。尽管具有重要生态意义，鸡肠道古菌群落的分类多样性、功能潜力及整个肉鸡生长周期内的演替动态仍不明确。本研究采用宏基因组组装基因组(Metagenome-Assembled Genom
古菌是肠道微生物群中不可或缺的组成部分，在宿主代谢与肠道稳态维持中发挥重要作用。尽管具有重要生态意义，鸡肠道古菌群落的分类多样性、功能潜力及整个肉鸡生长周期内的演替动态仍不明确。本研究采用宏基因组组装基因组(Metagenome-Assembled Genome, MAG)策略，系统表征鸡肠道古菌的组成、系统发育与功能转换。研究人员构建了包含172个非冗余古菌MAG的基因组目录，涵盖11,796个蛋白簇。群落分析显示α多样性指数在不同生长阶段存在显著差异，表明随着宿主成熟，古菌群落逐渐趋于稳健且功能复杂性提升。功能注释进一步揭示了广泛的代谢多功能性，不同年龄阶段多个功能模块呈现显著不同的代谢谱。该研究阐明了鸡肠道古菌群落动态及其在不同生产阶段的潜在功能特征，为未来探究其生态作用及与宿主肠道生态系统稳定性的可能关联提供了基础。
《Poultry Science》刊发的一项研究聚焦鸡肠道古菌这一长期被忽视的类群，针对当前家禽肠道微生物研究集中于细菌、古菌分类多样性与功能动态不明的问题，系统解析了肉鸡全生长周期内肠道古菌的演替规律与功能转换。研究通过整合公共数据库与实验样本的高质量宏基因组数据，构建了首个鸡肠道非冗余古菌基因组目录，明确了不同阶段群落结构与代谢特征的转换模式，为理解古菌在家禽营养代谢与肠道稳态中的作用提供了关键资源。
研究人员采用的关键技术方法包括：整合国家微生物科学数据中心(NMDC)、NCBI、ENA、中国核苷酸序列归档库及Figshare共27,130个公开鸡肠道MAG数据，结合山东商品肉鸡场的105份分阶段（早期1-3天、中期5-21天、后期22-42天）实验样本，经Fastp质控与Bowtie2去除宿主序列后，采用GTDB-Tk进行古菌分类注释，CheckM2评估基因组质量，Mash聚类去冗余，GUNC筛选非嵌合体，最终获得172个高质量非冗余古菌MAG；通过Prokka预测蛋白编码序列，DIAMOND比对KEGG与CAZy数据库完成功能注释；采用MMseqs2构建蛋白簇目录，以NMDS、PCoA及PERMANOVA分析群落与功能的组间差异。
研究结果如下：
非冗余古菌基因组目录构建：从27,130个MAG中筛选出341个古菌MAG，经质量过滤与去冗余最终获得172个非嵌合、完整性>50%、污染<5%的古菌MAG。分类显示优势门为Halobacteriota（52.33%）、Methanobacteriota（25.00%）与Thermoplasmatota（22.67%），优势属为Methanocorpusculum（52.33%）、UBA71（20.35%）与Methanobrevibacter_A（19.19%）。基因组GC含量均值为48%，大小均值为1.40 Mb。
古菌蛋白聚类分析：从172个MAG中共预测267,452个蛋白序列，聚类后得到11,796个代表性蛋白簇，其中1,401个为跨半数以上MAG的共享蛋白，主要来源于Methanocorpusculaceae、Methanobacteriaceae与Methanomethylophilaceae。NMDS分析显示不同科、属水平的古菌蛋白组成存在显著分离，证实其功能异质性。
生长周期驱动的古菌多样性与组成改变：稀释曲线显示测序深度足以覆盖古菌多样性。α多样性指数（Observed、Shannon、Simpson、Chao1）在三个阶段均呈显著差异（P<0.05）。PCoA分析表明群落结构沿生长周期呈现梯度演替，中期为过渡阶段。门水平上Halobacteriota在早期占优，中后期逐步下降；Methanobacteriota与Thermoplasmatota则随生长逐步上升并在后期成为优势类群。属水平上Methanocorpusculum全程占优，Methanobrevibacter_A在中后期显著下降，Methanobacterium_A、Methanomassiliicoccus_A与SIG5在中后期显著富集。
不同日龄阶段的古菌功能谱：KEGG注释共获得2,178个KO条目，功能以遗传信息处理、信号转导与能量代谢为主。功能β多样性显示不同阶段存在显著差异，遗传信息处理功能从早期到后期持续显著升高，碳水化合物代谢功能在中期达到峰值后下降，信号与细胞过程功能则随生长显著降低。CAZy注释共获得174个CAZyme家族，糖基转移酶(GlycosylTransferases, GT)占比超50%，随生长阶段推进GT相对丰度显著下降，而糖基水解酶(Glycoside Hydrolases, GH)、碳水化合物结合模块(Carbohydrate-Binding Modules, CBM)与碳水化合物酯酶(Carbohydrate Esterases, CE)的相对丰度显著上升。
鸡与人类肠道古菌组成的差异比较：鸡肠道古菌以Halobacteriota（52.33%）、Methanobacteriota（25.00%）为主，人类则以Methanobacteriota（81.87%）占绝对优势。属水平上鸡以Methanocorpusculum（52.33%）为主，人类以Methanobrevibacter_A（80.31%）为主，表明宿主特异性塑造了古菌群落组成。
讨论部分指出，鸡肠道古菌并非静态组合，而是随宿主生理需求动态调整的功能系统。早期定植受随机过程驱动，中期随饲料摄入增加与肠道环境成熟，产甲烷古菌快速扩张以适应能量代谢需求；后期群落趋于稳定，Halobacteriota与Thermoplasmatota的上升反映了营养底物多样化下的代谢适应。功能层面，遗传信息处理通路的持续上调对应群落复杂性的提升，碳水化合物代谢的先升后降体现了从广谱分解到精细调控的转换，信号通路的下调则标志着从机会性定植向稳态共生的转变。CAZy谱的GT向GH/CE/CBM的转换，进一步证实古菌在宿主成熟过程中从多糖合成转向底物降解的代谢重编程。研究局限性在于依赖公开数据与参考数据库，未来需结合纵向追踪与实验验证明确具体功能机制。
研究结论为：本研究通过宏基因组学方法系统解析了肉鸡生长周期内肠道古菌群落的组成、多样性与功能转换，构建了包含172个非冗余古菌MAG的基因组目录，覆盖11,796个蛋白簇。群落α多样性随生长阶段显著变化，门水平上Halobacteriota在早期占优，Methanobacteriota与Thermoplasmatota在后期成为优势类群。功能注释显示鸡肠道古菌具有广泛代谢潜力，不同年龄阶段呈现特异性的多模块代谢谱。研究结果揭示了特定古菌类群与肠道营养代谢及生态系统稳定性的潜在关联，为家禽生产中调控肠道健康与饲料效率提供了理论基础。
