新疆北部地区奶牛乳房中微生物多样性及其功能分析

Dairy industry is a cornerstone industry in the Northern Xinjiang. The morbidity of dairy mastitis is ever-growing, and the drug-resistance is increasingly serious. Dairy mastitis is major factor, which restricts dairy economic growth in the Northern Xinjiang. Pathogenic microorganism infection is a major cause of cow mastitis, therefore understanding the microorganisms populations is crucial. The study about probiotics, bacteriophages, which were used in the therapy of mastitis need to understand the background of microecology in the heathy cattle. Due to the shortage of traditional method, the data of microecology in the mammary glands is deficient. Based on this situation, this projet aims to comprehensively analyze the microecology in the mammary glands of the heathy dairy cattle, subclinical mastitis cattle, clinical mastitis cattle. The metagenomics method associated with the traditional bacterial isolation and bacteriophage isolation will be used to analyze taxonomic and functional profiling of mammary glands microbiome of bovine in the Northern Xinjiang. The microbial diversity, divergence, and the function in the heathy cattle, subclinical mastitis cattle, clinical mastitis cattle will be declared. The results obtained will provide scientific basis to vaccine development, microecological therapy in the dairy mastitis.

奶牛业是新疆北部地区的一个支柱产业，然而奶牛乳房炎发病率日益增长，耐药现象日趋严峻，已经成为困扰新疆北部地区奶业经济效益及其发展的主要原因之一。病原微生物感染是引起奶牛乳房炎的主要原因，了解乳房炎奶牛乳房中微生物的种类至关重要。防治奶牛乳房炎的益生菌、噬菌体等微生态制剂的研究需要了解健康奶牛乳房中的微生态背景。受传统研究方法的限制，缺乏有关数据。基于这一现状，按照指南要求，本研究拟全面解析健康奶牛、隐性乳房炎和临床型乳房炎奶牛乳房中微生态背景。采用宏基因组学结合传统细菌分离培养方法、噬菌体分离技术，在新疆北部地区进行奶牛乳房中微生物的多样性及功能分析，拟阐明健康奶牛、隐性乳房炎和临床型乳房炎奶牛乳房中微生物的种类、差异，分析其功能，为奶牛乳房炎疫苗研发、微生态防治提供思路。

本研究在新疆北部地区进行了奶牛乳房炎流行病学调查，发现个体阳性率为42.65%，乳区阳性率为33.66%。在此基础上，采用宏基因组学结合传统细菌分离培养方法进行奶牛乳房中微生物多样性分析，其中两次宏基因组高通量测序中，在门水平上，正常组、隐性组、临床组相同的门分别有28、26、29个，差异门分别有34、38、27个；首次测序中，正常组与临床组、隐性组与临床组分别存在6个、5个门水平差异，而正常组与隐性组不存在门水平显著差异；再次测序中，只有正常组与临床组存在1个门水平差异。在属水平上，正常组、隐性组、临床组相同属分别有411、434、419个，差异属分别有830、743、701个；首次测序中，正常组与临床组、隐性组与临床组、正常组与隐性组分别存在19个、28个、21个属水平差异；再次测序中，正常组与隐性组、正常组与临床组分别存在1个、3个术水平差异，而隐性组与临床组不存在显著差异。运用传统细菌分离培养方法共分离得到376株细菌，其中主要的微生物有葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌、芽孢杆菌，其次为不动杆菌、克雷伯氏菌、丛毛单胞菌。研究结果表明：健康奶牛、隐性乳房炎和临床型乳房炎奶牛乳房中微生物的种类、丰度、分离率存在显著差异，但其具体功能有待进一步研究。该项研究为奶牛乳房炎疫苗研发、微生态防治提供思路。