近日，西北農(nóng)林科技大學動物科技學院姚軍虎教授團隊在奶山羊消化道微生物領(lǐng)域取得重要突破。研究論文“Multi-omics revealed the long-term effect of ruminal keystone bacteria and the microbialmetabolome on lactation performance in adultdairy goats”在線發(fā)表于國際學術(shù)期刊《Microbiome》。學院博士后王碭碭為論文的第一作者，姚軍虎教授、GuanLeluo教授（加拿大阿爾伯塔大學）和武圣儒副教授為共同通訊作者。

 

　　消化道微生物及其代謝產(chǎn)物影響宿主營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、機體健康和生理穩(wěn)態(tài)。然而，奶山羊消化道微生物特征及其長期影響瘤胃發(fā)酵和生產(chǎn)性能的機制仍不明確。

 

　　為探究瘤胃微生物調(diào)控奶山羊生長性能的機制，本研究對日糧和飼養(yǎng)管理條件完全相同的99只奶山羊進行追蹤，準確記錄其初生重和6月齡體重并采集瘤胃液樣品，利用微生物多樣性、宏基因組和代謝組測序等分析瘤胃微生物組成、功能和代謝物。結(jié)果顯示：瘤胃液中鏈球菌屬、候選單胞生糖菌屬、琥珀酸生成菌和一些普雷沃氏菌屬與青年羊日增重顯著相關(guān)，且與瘤胃丙酸含量、肽類及部分脂質(zhì)代謝中間產(chǎn)物呈顯著相關(guān)。宏基因組分析發(fā)現(xiàn)，快長型奶山羊瘤胃微生物顯著富集三羧酸循環(huán)、丙酮酸代謝和丙酸代謝等碳水化合物代謝通路及部分關(guān)鍵蛋白質(zhì)和脂質(zhì)代謝通路，且這些代謝通路與日增重相關(guān)微生物間呈相關(guān)關(guān)系。相關(guān)性分析、多組學聯(lián)合分析及體外驗證試驗表明，快長型青年羊具有更優(yōu)的瘤胃微生物區(qū)系和高效的發(fā)酵功能，可為宿主提供更多的能量和營養(yǎng)物質(zhì)。

 

　　為探究青年期瘤胃關(guān)鍵微生物是否會對奶山羊產(chǎn)生長期影響，本試驗對青年奶山羊進行適齡配種和追蹤采樣，記錄其成年后乳產(chǎn)量并采集瘤胃液和奶樣。結(jié)果顯示：快長型奶山羊成年后依然具有更高的泌乳性能和瘤胃發(fā)酵效率；某些瘤胃關(guān)鍵微生物在青年期和泌乳期奶山羊瘤胃微生物互作網(wǎng)絡(luò)、瘤胃發(fā)酵過程中扮演重要角色，影響青年羊日增重和成年羊的泌乳性能；青年期關(guān)鍵微生物與泌乳期關(guān)鍵微生物存在顯著相關(guān)，且這些關(guān)鍵微生物可作為有效的生物標志物對其成年后泌乳性能進行準確預(yù)測。這些結(jié)果表明，青年期瘤胃關(guān)鍵微生物（如普雷沃氏菌）可能通過調(diào)控微生物間相互關(guān)系、菌群結(jié)構(gòu)及功能等對微生物演替和組成具有長期影響，進而持續(xù)調(diào)控飼料降解和瘤胃發(fā)酵，對奶山羊泌乳性能產(chǎn)生長遠影響。

 

　　本研究通過大群體采樣、追蹤試驗、多組學分析和體外發(fā)酵等系統(tǒng)解析了奶山羊瘤胃微生物特征及其長期影響瘤胃發(fā)酵、動物生長和泌乳性能的機制，為奶山羊瘤胃微生物資源開發(fā)奠定基礎(chǔ)，對奶山羊消化道微生物早期調(diào)控、改善飼料利用效率及生產(chǎn)性能提供理論依據(jù)。

 

　　本研究得到了國家自然科學基金（32272829）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)專項基金（2452022252）等項目共同資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-023-01652-5