突破測序瓶頸！解鎖奶牛瘤胃病毒組與生產性能密碼

瘤胃是奶牛體內重要的消化器官，其微生物生態系統對奶牛的生產性能和飼料效率（FE）有著重要影響。目前對瘤胃細菌和古菌的研究比較多，而對瘤胃病毒的研究較少，且現有的瘤胃病毒研究大多是基于二代測序技術，短讀長測序性價比高，但是短板也很明顯，特別是在序列重復或結構變化高的區域。

近期，凌恩客戶浙江大學團隊于2025年1月16日在期刊Microbiome上發表題為“Rumen DNA virome and its relationship with feed efciency in dairy cows”的文章，通過整合2+3（NGS+HiFi）測序技術，進行混合組裝，顯著提升病毒基因組完整性和注釋率，三代測序有效彌補了NGS測序短讀長的缺陷，對奶牛瘤胃DNA病毒組及其與飼料效率的關系進行了深入研究，為理解瘤胃微生物生態和提高奶牛生產性能提供依據。

實驗設計流程圖

測序技術

• NGS測序（平均40.51Gb/樣本）：

選取30頭泌乳中期奶牛（高飼料效率HE和低飼料效率LE各15頭），采集瘤胃液樣本。

• HIFI測序（15.60 Gb）：

選取一個高飼料效率奶牛瘤胃液樣本。

研究結果

1. NGS與NGS+HiFi混合組裝的比較

NGS+HiFi得出的vOTU平均長度明顯長于僅從NGS獲得的vOTU；NGS+HiFi得出的vOTU質量優于僅從NGS獲得的vOTU。具體而言，完整的vOTU數量增加了91.6%，從132個增加到253個，與單獨使用NGS相比，使用NGS+HiFi后，完整、高質量和中等質量vOTU（完整性≥50）的總體比例從7.8%提高到20.0%。

2. 病毒組概況

共鑒定出6922個vOTUs，其中56.24%是新發現的。這些vOTUs中，裂解性病毒有4716個，溫和性病毒有1961個。在病毒家族層面，Siphoviridae是最主要的家族。病毒的宿主主要為Firmicutes_A和Bacteroidota。

3. 輔助代謝基因AMG

共注釋出2382個AMGs，涉及多種代謝途徑。其中，與碳代謝相關的AMGs數量最多。不同類型病毒的AMGs存在差異，裂解性病毒的AMGs在功能類別上更為多樣。

4. 病毒-宿主關聯

研究預測出2232個病毒-宿主關聯，多數vOTUs與單一宿主相連。裂解性和溫和性病毒的宿主主要分布在Firmicutes_A和Bacteroidota，且病毒與宿主之間存在相關性。

5. 病毒影響FE的機制

HE和LE組在不同分類學水平上存在顯著性的病毒豐度差異。研究提出兩種瘤胃病毒影響FE的機制。一是裂解性病毒可裂解與FE相關的宿主細菌，影響瘤胃微生物群落結構和功能，進而降低FE；二是病毒編碼的AMGs可調解宿主代謝提高FE。

本研究借助HIFI測序技術，全面解析了奶牛瘤胃DNA病毒組，揭示了瘤胃病毒的結構、功能、多樣性病毒-宿主關聯以及AMG對FE的影響。為深入理解瘤胃微生物生態和提高奶牛生產性能提供了理論依據。

凌恩 專注于微生物組學研究領域，擁有專業的技術團隊和先進的測序設備，能夠為您提供全方位的宏病毒組研究解決方案。如果您對宏病毒組研究感興趣，歡迎隨時聯Xi！

參考文獻：Rumen DNA virome and its relationship with feed efciency in dairy cows.Microbiome，2025.