中国农业大学动科学院王蔚副教授团队揭示瘤胃微生物DNA甲基化调控奶牛甲烷排放的新机制

近日，我校动物科学技术学院王蔚副教授团队在国际权威期刊 iMeta发表研究论文《奶牛瘤胃微生物DNA甲基化关联转录活性与甲烷排放差异》（Microbial DNA methylation links rumen transcriptional activity to methane emission divergence in dairy cows）。该研究通过奶牛瘤胃微生物DNA甲基化分析，将甲烷形成机制的研究由传统的“微生物组成差异”拓展至“微生物表观遗传调控”层面。

 反刍动物瘤胃发酵产生的甲烷不仅是畜牧业温室气体排放的重要来源，也是宿主饲料能量损失的重要形式。团队通过整合奶牛瘤胃微生物宏基因组、宏转录组以及ONT长读长测序技术，首次系统揭示了微生物DNA甲基化通过调控基因转录活性，介导奶牛个体甲烷排放差异的作用机制，为基于微生物表观遗传角度调控反刍动物甲烷减排提供了新的理论依据。

共识别43个非冗余微生物DNA甲基化保守基序（motif），其中36个（83.7%）为本研究新发现motif，表明现有参考数据库仅覆盖极少部分瘤胃微生物甲基化多样性，未充分解析的微生物物种可能是新型甲基化修饰系统的重要资源库。同时发现高、低甲烷排放奶牛的瘤胃微生物全基因组DNA甲基化修饰模式存在显著差异，且多组学关联分析显示差异的微生物甲基化与碳代谢、氢利用及产甲烷基因的转录变化密切相关，如6mA可上调丙酸合成基因mmdA、下调氢代谢基因nifJ，进而通过减少甲烷合成底物实现减排过程。

该研究构建了首个奶牛瘤胃微生物全基因组DNA甲基化图谱，搭建瘤胃微生物表观遗传核心基础数据库，提出微生物DNA甲基化可能是调控瘤胃甲烷排放的关键表观遗传因子这一观点，为低碳畜牧生产中的精准减排措施提供潜在技术路径。

 瘤胃微生物 DNA 甲基化图谱及其与微生物组转录活性的关联分析

中国农业大学为该论文的第一完成单位，动物科学技术学院王蔚副教授为论文的独立通讯作者，博士后张鑫玥为论文的第一作者。中国农业大学动物科学技术学院李胜利教授、曹志军教授和郝阳毅副教授以及澳大利亚查尔斯特大学古尔巴利研究所 Cameron EF Clark 教授对本研究给予了大力支持，研究生续桂荣、赵丽伟和张珈维以及上海凌恩生物科技有限公司陶晔参与了该研究。该工作得到国家重点研发计划青年科学家项目和国家奶牛产业技术体系的资助。