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，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。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微生物間呈相關關系。相關性分析、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、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；青年期關鍵微生物與泌乳期關鍵微生物存在顯著相關，且這些關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測。這些結果表明，青年期瘤胃關鍵微生物（如普雷沃氏菌）可能通過調(diào)控微生物間相互關系、菌群結構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，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?；究蒲袠I(yè)務專項基金（2452022252）等項目共同資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-023-01652-5
