[發明專利]一種基于母本反芻動物瘤胃菌群結構預測子代生長性狀的方法

在審

• 申請號: 202110911708.2
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113643750A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 王佳堃;金舒文;何波;覃怡瑯;張功海;陳宏偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16B30/00;G16B40/00
• 代理公司: 浙江永航聯科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 蔡鼎

本發明提供一種基于母本反芻動物瘤胃菌群結構預測子代生長性狀的方法，包括以下步驟：步驟1，收集子代反芻動物生長性狀數據，并采集母本反芻動物瘤胃液樣本；步驟2，從母本反芻動物瘤胃液樣本中提取母本反芻動物瘤胃微生物DNA，并進行16S rDNA高通量測序；步驟3，對16S rDNA高通量測序的結果進行分析；步驟4，根據子代反芻動物生長性狀數據和母本反芻動物瘤胃液樣本的分析結果構建機器學習模型，利用機器學習模型對子代生長性狀進行預測。本發明通過16S rDNA分析待測母本反芻動物瘤胃的菌群結構，基于機器學習模型的構建，實現高效準確的預測子代反芻動物生長性狀，避免直接采樣對幼齡反芻動物造成的損傷。

技術領域

本發明涉及一種預測動物子代生長性狀的方法，特別涉及一種基于母本反芻動物瘤胃菌群結構預測子代生長性狀的方法。

背景技術

反芻動物是重要的家畜(牛、羊等)，為人類提供了大量肉、乳、皮、毛等重要農產品。反芻動物能夠利用日糧中其他哺乳動物難以消化的植物纖維，這主要歸功于其特有的消化器官—瘤胃。瘤胃中存在著復雜的微生物菌群落幫助瘤胃發揮消化生理功能，是反芻動物主要的消化器官。瘤胃微生物分泌多種消化酶作用于食物中的纖維素、半纖維素和果膠等多糖類物質，產生的揮發性脂肪酸為反芻動物宿主提供60-70％的能量來源。大量研究表明，瘤胃微生物與反芻動物的飼料消化率、新陳代謝及健康狀況高度相關，并且能夠利用瘤胃微生物菌群結構有效預測動物飼料效率。

因此，可以將瘤胃菌群運用于幼齡反芻動物的生長性狀早期預測。然而幼齡動物食道脆弱，難以通過常規的口腔采集瘤胃液方法測定瘤胃微生物。而已有研究表明，來自于幼齡動物母本的微生物與子代的初期生長發育密切相關，且反芻動物瘤胃微生物存在一定的遺傳特性，因此，利用母本微生物結構能夠有效預測幼齡反芻動物的生長性狀。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于母本反芻動物瘤胃菌群結構預測子代生長性狀的方法，通過提取母木反芻動物瘤胃液中微生物總DNA，測序并分析計算瘤胃菌群構成，以ASV豐度為變量，建立隨機森林二分類模型，以實現其子代生長性狀的預測。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于母本反芻動物瘤胃菌群結構預測子代生長性狀的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，收集子代反芻動物生長性狀數據，并采集母本反芻動物瘤胃液樣本；

步驟2，從所述母本反芻動物瘤胃液樣本中提取母本反芻動物瘤胃微生物DNA，并進行16S rDNA高通量測序；

步驟3，對所述16S rDNA高通量測序的結果進行分析；

步驟4，根據所述子代反芻動物生長性狀數據和所述母本反芻動物瘤胃液樣本的分析結果構建機器學習模型，利用所述機器學習模型對子代生長性狀進行預測。

作為優選，所述步驟1中，子代反芻動物生長性狀數據包括子代反芻動物的初生體重和斷奶體重。

作為優選，所述步驟2中，提取母本反芻動物瘤胃微生物DNA的方法為CTAB法。

作為優選，所述步驟2中，16S rDNA高通量測序的片段區域為V3-V4區，以引物341F和806R進行擴增。

作為優選，所述步驟3中，所述分析方法為擴增子序列變異(ASV)分析。

作為優選，所述步驟3中，所述分析方法包括以下步驟：

步驟3.1，去除barcodes和引物序列，獲得樣品真實序列；

步驟3.2，將樣品真實序列過濾、修剪和合并后生成ASV表；

步驟3.3，移除嵌合體、古細菌和葉綠體信息，僅保留細菌序列；

步驟3.4，將各樣本序列抽平至10000個序列的深度。