【減量】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
2019/07/05 @國際
摘要
畜產養殖業是排放溫室氣體的主要產業之一，研究團隊發現乳牛瘤胃的主要微生物相與乳牛基因體之間呈現高度關聯，藉遺傳獲得的腸道微生物有能力影響個體各種生理代謝行為，若能改變腸胃道微生物相組成，便能減緩甲烷排放。
示意圖
畜產養殖業是排放溫室氣體的主要產業之一。飼養的牛、羊等反芻牲畜，在消化纖維素的過程會產生大量的甲烷氣，排放到大氣的甲烷將影響全球溫室氣體組成，並進而加速全球暖化。由於反芻動物主要倚賴生活在腸胃道的共生菌初分解胃中的食草。為此，了解腸胃道中的微生物相(或稱腸胃道菌相(叢)，microbiota)組成，將有助於達到改善動物健康、減少甲烷排放並提高乳產量等目的。由英國亞伯丁大學(University of Aberdeen)、以色列本古里安大學(Ben-Gurion University of the Negev)等多國組成的研究團隊便著手調查牛隻的腸胃道菌相組成，並研究其與甲烷氣排放間的關聯性。
研究團隊選用乳牛(dairy cow)作為研究對象，分別調查遍布在歐洲4個國家共1,000多頭個體，針對其腸胃道微生物相的遺傳組成進行分析，並在初步獲得個體腸胃道微生物基因組(microbiome)資訊後，探索其與個體若干生理指數、甲烷排放量等關聯性。藉由遺傳度(heritability)的分析發現，構成乳牛瘤胃(rumen)的主要微生物相(core microbiome)與乳牛基因體之間呈現高度關聯，顯示藉遺傳獲得的腸道微生物有能力影響個體各種生理代謝行為，這些均反映在包含泌乳量、甲烷排放量、腸胃道代謝物等生理性狀上。研究可進一步利用已知的腸胃道主要微生物相組成，以機器學習的演算法預測個體生理性狀特徵。研究團隊推論，若能改變腸胃道微生物相組成，便能減緩甲烷排放，抑或因此增加攝食效率以提升個體產乳量。【延伸閱讀】香港中文大學者發現植物自噬體有助提高農作物品質
該研究為畜牧產業提供一個減少牛隻排放甲烷氣的方法，這對減緩全球暖化將有其正面影響。此外，釐清腸胃道主要微生物相與個體間的遺傳關係，也能在乳牛育種選拔上提供實用的參考數據。
該研究受歐盟展望2020創新研究計畫(European Union’s Horizon 2020 research and innovation program)、歐盟第七期科研架構計畫(EU FP7 project)中的RuminOmics項目的經費資助。相關研究成果已發表在<Science Advances>。
資料來源
- sciencemag
- A heritable subset of the core rumen microbiome dictates dairy cow productivity and emissions
- RuminOmics
文章摘譯
