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畜牧业中，甲烷排放是农业温室气体的重要来源，奶牛瘤胃发酵产生甲烷既加剧气候变化，又造成饲料能量损失。2026年6月8日，《美国国家科学院院刊》发表了西北农林科技大学动物科技学院姚军虎教授与邓露教授团队完成的研究《Host genetic regulation of rumen 6‑hydroxymelatonin reduces methane emissions in dairy cattle》。西北农林科技大学动物科技学院博士后张晨光和博士研究生刘烨为论文共同第一作者。在这项研究中，研究团队整合了304头荷斯坦奶牛的全基因组重测序、瘤胃宏基因组和代谢组数据，系统揭示了宿主基因通过肝脏代谢物调控瘤胃微生物、进而降低甲烷排放的全新机制。
团队研究发现，奶牛每千克干物质采食量的甲烷排放具有较高的遗传力，远高于微生物力。这一现象说明了甲烷排放更多受宿主基因影响，而非单纯的微生物代谢产物。随后作者通过孟德尔随机化分析，初步锁定了三种可遗传的普雷沃氏菌，它们能显著降低甲烷排放。进一步构建微生物生态网络发现，P. bryantii携带[NiFe]_Group_1d氢化酶，这种酶与产甲烷菌的[NiFe]_Group_4i氢化酶竞争同一底物：氢气。进一步的体外发酵实验也证实了添加P. bryantii后甲烷产量显著下降，瘤胃氨氮浓度同步降低。
那么宿主基因如何影响这些普雷沃氏菌？孟德尔随机化结合代谢物溯源分析指出，6‑羟褪黑素对三种普雷沃氏菌均有最强的正向调控作用。体外发酵和纯菌培养实验验证了这一结论：1.5 mM 6‑羟褪黑素直接促进P. bryantii生长，同时抑制产甲烷菌。全基因组关联研究定位到与瘤胃6‑羟褪黑素水平显著相关的遗传变异，其中位于5号染色体上的两个SNP（5:106924610和5:106926534）邻近ITFG2基因。在牛肝细胞中敲低ITFG2，mTORC1通路被激活，CYP1A2表达上调，6‑羟褪黑素合成增加。而携带5:106926534位点TA基因型的奶牛，其预测和实测甲烷排放均显著低于AA型。此外，TA型并不影响产奶量，甚至在产奶数值上更高。
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