发表期刊：Microbiome, IF=14.65
合作单位：中国科学院动物学研究所
合作项目：宏代谢组
前不久，憨态可掬的国宝大熊猫“惨遭降级”，但这是个好消息，因为咱们的大熊猫数量变多了，降的是大熊猫的受威胁程度等级，从濒危降为了易危。即便是降了级，大熊猫的“国宝”地位仍然稳稳当当；即便是生命中大多数时间都拿来吃和睡，它依旧是集万千宠爱于一身的“宝宝”。
很多人以为大熊猫是“食草动物”，其实大熊猫属于食肉目哺乳动物，具有食肉目动物的消化生理特征，但它最爱吃的是竹子和竹笋。竹中具有丰富的黄酮类化合物，该化合物是一类重要的植物次生代谢产物（PSMs），具有显著促进健康的作用。研究发现大熊猫肠道微生物群组成简单，物种多样性低，在饮食适应的进化过程中起着关键作用，特别是在竹子的营养利用方面。然而，习惯性黄酮类化合物摄入对肠道菌群结构及微生物降解影响尚缺乏研究。
近日，中国动物学会副理事长、兽类学分会理事长魏辅文院士团队联合成都大熊猫繁育研究基地，首次以非模式野生动物—大熊猫为模型，从动物生态学的视角，在完整的年周期内同步采集野外大熊猫的可获得样本（食物和粪便）；同时采集成都大熊猫繁育研究基地中圈养大熊猫的食物、粪便和血浆，采用代谢组学、宏基因组学和体外培养等方法，系统研究了大熊猫对黄酮类化合物的吸收代谢、利用偏好和生物转化，以及黄酮类化合物对大熊猫肠道微生物组成和功能的影响。该研究中黄酮类化合物与肠道微生物的双向作用为研究动物-肠道微生物共演化提供了新的思路。（其中大熊猫的粪便宏代谢组由麦特绘谱提供检测与分析）
研究结果
一. 大熊猫对黄酮类化合物的利用规律
● 通过代谢组学方法，在竹子中共鉴定出97个黄酮类单体化合物；与竹笋相比，竹叶中含有更多种类和更高丰度的黄酮类化合物，因此随着食笋和食叶的季节性转化，黄酮类物质的摄入也存在显著的季节性差异。
● 通过血浆靶向代谢组学检测，发现以原型形式进入血液的化合物仅有12种。
● 通过对食物与粪便代谢组比较分析，发现大熊猫对食物源黄酮类化合物的利用在亚类和单体水平上均有不同的偏好性，对食物源中的38种单体具有较高的利用率，且粪便中有新的黄酮类单体化合物生成。
二. 大熊猫肠道微生物适应性响应机制
● 大熊猫微生物组与代谢组关联分析：对大熊猫粪便样本进行宏基因组测序和宏代谢组检测分析，共惯性分析（CoIA）显示代谢物与微生物组成改变密切相关，与非黄酮类代谢物相比，黄酮类化合物表现出更显著的季节性变化，且与宏基因组物种（MGS）有更广泛的联系。
● 体外培养实验证明，黄酮类物质的季节性差异摄入驱动了大熊猫肠道微生物的季节性变化，如野外大熊猫肠道微生物关键物种的变化（狭义梭菌属1 Clostridium sensu stricto 1），特别是对有益菌的生长促进作用，如益生菌丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。
● 食物中黄酮类摄入越高，大熊猫肠道微生物的多样性越低，微生物毒力因子的丰度也更低。宏基因组功能分析揭示了70%黄酮类化合物的吸收转化由肠道微生物参与完成，且肠道微生物也促进了大熊猫对黄酮类物质的转化和利用偏好。
总结
以上结果证明：在长期演化过程中，大熊猫季节性食物转化行为是大熊猫对竹中有益元素最大化利用的适应。其中，黄酮类化合物对维持大熊猫肠道微生态的动态平衡发挥着至关重要的作用。该研究结果拓展了我们对大熊猫营养生态学的认识：有益的PSMs可以通过调控肠道微生物，正反馈调节宿主生理，从而影响大熊猫的觅食策略。此外，该研究也为圈养大熊猫管理提供了重要参考，即食物源黄酮类化合物是大熊猫重要的天然益生元，对大熊猫的临床健康管理，特别是肠道疾病的治疗具有广阔的应用前景。
图解结论
参考文献
Le Wang, et al. Multi-omics reveals the positive leverage of plant secondary metabolites on the gut microbiota in a non-model mammal. Microbiome. 2021.
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