Eppendorf 微生物組解決方案助力大熊貓腸道菌群研究

 

大熊貓，昵稱“滾滾”，因為蠢萌的外表和稀有的屬性，成功在全球吸粉無數(shù)，成為年薪百萬美元、躺著掙錢的“打工第一熊”。

 

▲ 我身價百萬（圖為四川成都大熊貓基地的嬌慶，圖片由四川大熊貓基地提供）

 

雖然長相十分蠢萌，看上去沒什么攻擊性，但人家祖上畢竟是“嚼鐵如泥的食鐵獸”（有興趣的可以百度一下哦）。即使經過了進化，現(xiàn)在的滾滾們的飲食習慣早已從肉食主義轉變?yōu)榱怂厥持髁x，可是他們的牙齒和消化道還保持有原樣，在種屬中劃分為食肉目、熊科，發(fā)怒時的危險性堪比其他熊種。

 

▲ 注意，猛獸出沒（圖為四川成都大熊貓基地的嬌慶，圖片由四川大熊貓基地提供）

 

但為何身為一頭猛獸，卻在進化的過程中放棄了肉食？只鐘情于竹子和竹筍？還能吃得圓滾滾？這里面都有些什么奧妙呢？

 

為了揭開滾滾的秘密，小 E 親自來到了四川省瀕危野生動物保護生物學重點實驗室，為大家?guī)�來了一線情報。

 

 

小 E 采訪了大熊貓基地的（熊貓達人）張文平研究員，那么現(xiàn)在就讓他來揭開大熊貓只愛竹筍的秘密吧。

 

張文平研究員

成都大熊貓繁育基地、

四川省瀕危野生動物保護

生物學重點實驗室

 

下文中小 E 縮寫為 E，張文平縮寫為張，以下為采訪節(jié)選，戳這里查看訪談全文。

 

張：我們最初研究這個課題的時候，認為竹子中的主要成分——纖維素與木質素是為大熊貓?zhí)峁┠芰康闹饕獊碓�，但是在研究中逐漸發(fā)現(xiàn)，大熊貓從出生到亞成年的過程中，體內纖維素的菌群并沒有逐漸增加，這說明大熊貓對纖維素的消化降解能力其實非常有限。而其他的如消化半纖維素、淀粉等菌群的豐度卻逐漸增加，與這些菌群相關的基因家族的豐度也是遞增的。最終得出結論，大熊貓是通過消化竹子中的半纖維素、淀粉等來獲取能量的，纖維素可能僅作為輔助，起到改善腸道菌群的作用。

 

 

通過對收集的熊貓糞便進行宏基因組分析，張文平研究員和他的團隊發(fā)現(xiàn)大熊貓的腸道菌群基本沒有攝取竹子中纖維的能力，說明大熊貓并不能從纖維素中獲取必須的能量。

 

后續(xù)的研究顯示大熊貓主要通過竹子中的淀粉、半纖維素、果膠等獲取能量，他們選擇竹子的主要原因是這種食物分布廣泛、生長迅速且擁有高含量淀粉。

 

▲ 夢夢麻煩注意一下自己的體重（圖為四川成都大熊貓基地的夢夢，圖片由四川大熊貓基地提供）

 

從張文平研究員的結果來看，大熊貓鐘情于竹子主要是因為：

● 搶竹子的競爭者少，而竹子分布比較廣泛，容易獲得

● 和其他木本植物相比，竹子的淀粉含量更高

● 竹子不同部位隨四季的變化其淀粉含量亦隨之變化，大熊貓總是選擇取食竹子中淀粉含量高的部位

 

張：宏基因組它實際上包含了環(huán)境中的細菌、真菌、病毒以及其他的微生物的基因組的總和。最開始我們是從糞便或是菌懸液中提取總的 DNA，這個 DNA 它包括各種微生物的 DNA，然后我們采用 16s 建庫的方法，挑單克隆看這個克隆是哪個菌，然后我們逐漸發(fā)展到采用 454 測序方法，因為它的測序讀長比較長，現(xiàn)在我們已經采用 Miseq 的二代測序方法來進行，它的讀長比較長，通過拼接可以達到 200bp。

 

 

張：至于為什么選擇熊貓的糞便，當然是因為滾滾的“珍貴”與“特殊”，因此對熊貓的研究很多是采用非損傷的樣品采集，所以糞便和尿液就成了最好的對象。我們一般會定時監(jiān)控大熊貓，一旦發(fā)現(xiàn)它有糞便產生，馬上進行采集，然后盡快送到實驗室處理，用 PBS 清洗了以后放到液氮急凍，再轉移到超低溫冰箱，在 -80° 的環(huán)境中長期保存。

 

正如張文平研究員所說的，基于 NGS 技術的方法已被廣泛地應用于標記基因研究、宏基因組學和宏轉錄組學，從不同側重點和細節(jié)研究微生物群落。為了能夠廣泛且多角度的比較各單體研究，從樣本采集和儲存到樣本制備的 NGS 工作流程的標準化，以及對測序數(shù)據(jù)的深入了解都是非常重要的。

 

有感于此，Eppendorf 推出了基于旗下經典的 epMotion 全自動移液工作站為核心的微生物組解決方案，為研究人員提供一個標準化的涵蓋樣本存儲、采集、處理等步驟的測序前處理方案，點擊可查看 Eppendorf 微生物組樣品制備解決方案。

 

通過數(shù)年累積的樣品和科學的分析方法，張文平研究員獲得了這個出色的階段性研究結果，這份研究成果已發(fā)表在國際知名的期刊 The ISME Journal 上。

 

今后他將繼續(xù)在這個領域進行更深入的研究，如腸道中的哪些菌群對大熊貓的健康是有益的、哪些是有害的，為更科學更合理地喂養(yǎng)大熊貓?zhí)峁├碚撘罁?jù)。

 

這個研究結果的幕后故事，刊載在電子雜志《Off the Bench》上，想要閱讀全文的 E 粉兒可以戳下方圖片查看。

 

▲點圖片閱讀最新 “Off the Bench” 雜志

 

更多內容請關注Eppendorf官方微信：eppendorfchina，或掃面下方二維碼：