近日，我院动物营养与健康养殖科技创新团队在《PNAS》在线发表题为“Host genetic regulation of rumen 6-hydroxymelatonin reduces methane emissions in dairy cattle”的研究论文，该研究通过整合多组学数据，并结合甲烷排放人工神经网络预测模型，体外细菌培养、瘤胃体外发酵实验、肝脏细胞模型和GreenFeed系统，发现奶牛甲烷排放的宿主遗传调控路径，为高效低碳奶牛的选育和精准化养殖提供理论依据。我院博士后张晨光和博士研究生刘烨为论文共同第一作者，邓露教授和姚军虎教授为共同通讯作者。

甲烷是主要的温室气体，而奶牛瘤胃微生物发酵是甲烷排放的重要来源之一。奶牛的遗传基因如何影响甲烷排放仍不清楚。针对这一问题，本研究利用304头泌乳期荷斯坦奶牛的多组学数据，揭示了宿主遗传基因与甲烷排放之间的关系。

 宿主遗传通过调节6-羟基褪黑素的合成影响甲烷排放的机制

研究发现，宿主遗传基因显著影响瘤胃甲烷排放，基于孟德尔随机化（MR）鉴定出可降低甲烷排放的三种可遗传Prevotella菌属，其中Prevotella_bryantii的效果最为显著。同时发现，宿主肝脏代谢产物6-羟基褪黑素是增加瘤胃中Prevotella_bryantii丰度的关键调节因子。全基因组关联研究（GWAS）表明，瘤胃6-羟基褪黑素水平密切相关的宿主SNP注释到ITFG2等5个候选基因。对5个候选基因RNA干扰试验表明，敲低ITFG2基因可激活mTORC1信号通路，显著增加肝脏6-羟基褪黑素的合成。进一步筛选发现ITFG2基因的SNP（5:106926534）可作为区分高、低甲烷排放奶牛的关键遗传标记。

奶牛遗传调控肝脏合成6-羟基褪黑素，并通过增加瘤胃Prevotella_bryantii丰度，进而降低高产奶牛的甲烷排放。该研究可为高效低碳奶牛的选育和精准化养殖提供理论依据。

研究得到国家乳业创新中心（2024-KFKT-011）和陕西省博士后基金（2025BSHSDZZ154）的资助。

论文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604454123