减少甲烷排放的微生物模板

加利福尼亚州沃尔特克里克 - 二氧化碳可能是名称最多的温室气体，但甲烷的效力是其20倍。2009年，美国环境保护局计算出该国人类相关甲烷排放量的20%归因于牲畜消化过程。在澳大利亚，牲畜排放量占该国温室气体排放总量的12%。

为了解甲烷在畜牧业中是如何产生的，一个国际科学家团队，包括澳大利亚联邦科学与工业研究组织( CSIRO)和DOE JGI的研究人员合作，对Tammar小袋鼠内的微生物群落进行了测序，这是一种与食物有关的有害生物的有袋动物。熟悉的袋鼠，其消化系统与反刍动物如奶牛和绵羊的消化系统相比较。

在2011年6月30日的“ 科学快讯”杂志上，研究人员描述了小袋鼠肠道中发现的一种细菌的基因组，可以帮助解释为什么这些澳大利亚有袋动物的甲烷排放量低于牲畜的甲烷排放量。该信息可用于减少不仅在澳大利亚而且在全世界的牲畜的甲烷排放贡献。

“我们希望在未来几年内，除了抑制牲畜产甲烷微生物丰富的策略外，我们还将确定如何增加其他细菌的生长，使饲料消化和发酵保持最佳状态并减少甲烷排放“研究资深作者马克莫里森说，他是一位在他的家畜产业部工作的宏基因组学的CSIRO科学领袖。“我们认为与Tammar小袋鼠的研究为我们提供了另一组细菌，除了揭示牲畜和大型动物之间的其他关键差异 - 袋鼠和小袋鼠之类的有袋动物。”

Tammar wallaby的肠道微生物组由DOE JGI根据2007年社区测序计划组合进行测序，部分用于比较有袋动物肠道微生物群与其他肠道微生物群相比如何降解植物生物量，结果在美国国家科学院院刊中有所描述。美国科学院(PNAS)去年出版。DOE JGI metagenome科学家Susannah Tringe是Tammar沙丘鼠论文的共同作者，称这项工作“非常巧妙，后续研究”，并指出在之前的研究中，“[研究人员]观察到了新的未开垦的细菌小袋鼠是独一无二的，包括一个名为WG-1的小袋鼠(对于Wallaby Group 1)。“

“这项新工作建立在DOE JGI肠道宏基因组项目不断增长的知识组合的基础之上，这些项目针对的是生物降解生物，如白蚁后脑宏基因组和最近的牛瘤胃metagenome [ 今年早些时候在Science发表]，”Tringe说。除了公开提供这些数据集之外，DOE JGI及其合作者还提供计算工具，以进一步丰富探索各种工业应用的机会。“美国能源部JGI具有独特的定位，与我们的合作者社区合作，将基因组学的力量应用于重要的社会问题。”

CSIRO博士后Phillip Pope，Morrison和他在CSIRO的同事利用DOE JGI的宏基因组装配使用称为PhyloPythia的分级算法构建了WG-1的部分草图基因组，该算法由马克斯普朗克信息学研究所的Alice McHardy教授开发。德国萨尔布吕肯。

“有了这个蓝图，就有可能利用代谢途径信息来设计一种策略，将这种先前未开垦的'虫'带入文化中进行更深入的研究，”Tringe说。

“我们对宏基因组数据集的初步分析，首先在PNAS文章中报道，表明在Tammar小袋鼠和其他食草动物中存在的微生物群之间存在关键的细菌和酶基差异，”莫里森说。“目前的科学论文涉及我们使用计算方法来生成分离[WG-1]所需的信息，并评估其在饲料消化和减少甲烷排放方面的潜在作用，”通过进一步的实验和完整的基因组测序。

Pope及其同事提出，WG-1和这组细菌更普遍地可以为改变家畜发酵的努力提供线索，以便产生更少的甲烷。“我们的跨国合作源于DOE JGI社区测序项目提供的支持。它不仅是我们更好地了解Tammar小袋鼠植物消化的微生物方面的关键，而且还促进了我们对微生物世界及其在能源生产中的作用的认识，“莫里森说。

美国能源部联合基因组研究所在美国能源部科学办公室的支持下，致力于推进基因组学研究，以支持与清洁能源生产，环境特征描述和清理相关的DOE任务。总部位于加利福尼亚州Walnut Creek的DOE JGI提供集成的高通量测序和计算分析，使基于系统的科学方法能够应对这些挑战。

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