水牛是亚洲的一种重要牲畜。与其他反刍类动物一样,其消化道与微生物有着密切关联,对水牛的品质和健康起着重要的作用。本次研究对水牛消化道微生态进行了广泛调查。样本采集自不同地区、不同品种、不同年龄阶段、不同性别的水牛;采样部位包括3个主要消化道部位（胃、肠和直肠）以及对应的8个位点,共收集了695个样本。通过宏基因组测序和分析共得到了4,960个高质量宏基因组组装基因组（metagenome-assembled genomes,MAGs）。其中85%的测序读段可比对到此基因组集合上,对水牛消化道微生态有广泛代表性;这些基因组有90.7%在种水平属于未知分类。总体而言,厚壁菌门和拟杆菌门丰度最高,平均占总体微生物的88.3%。二者丰度的比值沿着消化道部位不断增大,其比值变化与各消化道部位的生理功能相一致。此外,本次研究验证了部分微生物与消化道位点的作用关系。如与纤维素降解相关的丝状杆菌、瘤胃球菌、丁酸弧菌均在胃中丰度最高,与胃是主要的纤维素降解场所这一认知相符。与此同时也发现了一些新的关系,如与甲烷产生相关的古细菌在胃和肠中都表现出了较高丰度,且与丝状杆菌显著正相关,二者都在瓣胃中丰度最高,表明瓣胃在甲烷产生和纤维降解中的潜在作用。本次研究对MAGs预测得到了5,862,748个非冗余蛋白。其中分别有79.38%和1.96%的蛋白可以被egg NOG、CAZy注释。部分蛋白在不同功能位点表现出了丰度差异,且与消化道位点特异性功能相一致。如除了辅助酶类之外的CAZy酶家族在胃中表现出了最高丰度,表明胃在碳水化合物代谢中的重要作用。最后,本研究比较了水牛与黄牛的瘤胃微生物,发现水牛的纤维素降解菌丰度高于黄牛,而甲烷产生菌丰度低于黄牛。表明水牛有更强的纤维降解和能量吸收能力。综上所述,本研究系统分析了水牛消化道的微生态,得到了关键微生物的高质量基因组和功能基因,为未来通过微生物干预提高水牛品质、以及达成“碳达峰”和“碳中和”目标提供了丰富的研究资源和数据基础。