近日，水禽育种与营养科技创新团队通过构建大规模杂交鸭资源群体，结合盲肠宏基因组与体外功能实验，系统绘制了鸭基因组与盲肠菌群互作的遗传图谱，揭示了宿主基因通过重塑肠道粘膜“生态位”选择性调控菌群定殖、进而驱动脂肪沉积的分子机理，为理解宿主-微生物协同演化及畜禽精准育种提供了理论基石。相关成果发表在《基因组生物学（Genome Biology）》。
脂质沉积是决定畜禽肉质风味的核心经济性状，也是脊椎动物能量代谢的关键环节。长期以来，宿主脂质代谢被认为主要受基因组与营养摄入的二元调控。近年来，肠道微生物作为“获得性功能器官”在能量重编程中的核心地位日益凸显，但宿主遗传如何系统性塑造菌群结构并驱动表型变异，仍是未解之谜。
为解析宿主遗传与菌群的因果关系，团队历时多年构建了脂肪沉积表型高度分离的北京鸭×连城白鸭梯度血缘群体和北京鸭×柯尔鸭F2群体，共计789个个体，两个群体互为验证确保了结果的可靠性。研究累计鉴定出63门、122纲及10409种微生物，在严格控制检出率后保留5312个核心菌种。分析发现，宿主基因组亲缘关系矩阵与盲肠菌群Bray-Curtis差异矩阵之间存在显著正相关，表明在环境标准化的前提下，宿主基因组演化是驱动盲肠微生物群落结构的核心力量。
研究进一步鉴定出921个与鸭皮脂率及肌间脂肪含量显著相关的盲肠微生物物种，其中47.77%表现出中等程度的加性遗传力，证实关键代谢菌群的丰度受宿主遗传因素稳健调控。通过微生物全基因组关联分析成功定位到50种微生物的关联位点，并筛选出18个核心候选基因。值得注意的是，其中15个功能富集于跨膜信号转导及细胞表面受体，表明宿主调控菌群的核心机制并非传统的抗菌肽直接杀伤，而是通过精细调节盲肠粘膜的物理屏障、细胞粘附及营养物质转运等“生态界面”，间接塑造适合特定菌群定殖的微环境。
该研究进一步验证了两条核心“基因-菌群-表型”轴。第一条轴中，鲍曼不动杆菌相对丰度与皮脂率显著正相关。在9号染色体定位到核心基因LIMS2，携带C/C基因型的个体盲肠中该菌丰度及皮下脂肪沉积量显著高于T/T基因型。机制上，LIMS2通过ILK-PARVA/B复合物激活整合素介导的粘附信号，下调RHOA表达，促进鲍曼不动杆菌定殖；该菌释放的脂多糖进入循环后激活炎性信号，抑制肝脏脂肪酸β-氧化，最终驱动皮下脂肪大量沉积。
第二条轴聚焦抑制脂肪沉积的阿克曼氏菌。研究将调控该菌丰度的主效QTL精准定位至2号染色体的ST3GAL1基因。体外实验表明，在肠上皮细胞中过表达ST3GAL1会显著下调核心粘蛋白MUC2和MUC13的表达。由于阿克曼氏菌的生长严格依赖粘蛋白作为碳氮源，ST3GAL1的高表达相当于“切断粮草”，导致该菌丰度降低，从而减弱了其对脂肪分解的促进作用，促成北京鸭的高脂肪表型。群体遗传学分析显示，这一有利等位基因在高脂选择的北京鸭群体中已被完全固定。
该研究在理论层面打破了传统数量遗传学将肠道菌群视为纯外源因素的局限，确立了“基因组-生态界面-菌群-代谢表型”级联调控网络。在应用层面，ST3GAL1与LIMS2等关键基因座为肉鸭分子标记辅助育种提供了高精度靶点；同时，靶向粘蛋白糖基化修饰或开发特定前生元，有望在不改变基因组的前提下实现畜禽品质的定向重塑，并为人类非酒精性脂肪肝及肥胖症的微生态干预提供了全新思路。
牧医所博士研究生牟启铭、肖雨潼为论文共同第一作者，周正奎研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目和青年科学基金项目（A类）项目、中国农科院创新工程、国家水禽产业技术体系项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1186/s13059-026-04254-0
