近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)與健康養(yǎng)殖科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國際期刊Microbiome在線發(fā)表題為“Multi-omics revealed the effects of rumen to blood path on early lactation performance in transition dairy cows”的研究論文。西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院博士研究生唐光福、博士后張晨光為共同第一作者。姚軍虎教授、張俊副教授為共同通訊作者。

圍產(chǎn)期是奶牛生命周期中最關(guān)鍵、代謝應(yīng)激最劇烈的階段，直接決定產(chǎn)后健康、產(chǎn)奶量與繁殖效率。瘤胃是反芻動(dòng)物核心消化器官，其微生物組與代謝組動(dòng)態(tài)變化對宿主能量供給、營養(yǎng)利用和泌乳啟動(dòng)具有決定性影響，但產(chǎn)前-產(chǎn)后瘤胃微生物組如何通過代謝通路聯(lián)動(dòng)血液、乳汁代謝，進(jìn)而調(diào)控高產(chǎn)與低產(chǎn)奶牛泌乳差異的系統(tǒng)性機(jī)制仍不清晰。團(tuán)隊(duì)從3000頭奶牛的大群體中，篩選出100頭健康、胎次和預(yù)產(chǎn)期相近的經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛。在它們分娩后，根據(jù)能量校正乳產(chǎn)量，最終甄選出7頭高產(chǎn)奶牛和7頭低產(chǎn)奶牛作為核心研究對象。采集圍產(chǎn)期前后的瘤胃液和血液及產(chǎn)后乳汁樣本，運(yùn)用宏基因組、代謝組、泛基因組、結(jié)構(gòu)方程模型等解析圍產(chǎn)期瘤胃微生物調(diào)控泌乳性能的內(nèi)在機(jī)制。

研究顯示，產(chǎn)后高產(chǎn)奶牛瘤胃揮發(fā)性脂肪酸、丁酸比例更高，血漿總膽汁酸、氨基酸等代謝物顯著富集，關(guān)鍵代謝物與高產(chǎn)表型強(qiáng)相關(guān)。產(chǎn)后高產(chǎn)奶牛瘤胃中普雷沃氏菌、琥珀酸單胞菌等微生物的相對豐度顯著升高，產(chǎn)后低產(chǎn)與產(chǎn)前奶牛中另枝菌、擬桿菌、甲烷短桿菌等的相對豐度則顯著更高。功能解析表明，高產(chǎn)奶牛微生物更利于淀粉利用與氨基酸合成，低產(chǎn)奶牛以纖維素降解、產(chǎn)乙酸為主，能量損耗更高。泛基因組證實(shí)另枝菌和擬桿菌的產(chǎn)氫基因數(shù)量更多，能夠?yàn)楫a(chǎn)甲烷古菌提供更多氫分子，這表明了低產(chǎn)微生物能夠通過彼此協(xié)同互作，減少瘤胃、血液和乳汁的代謝供給，進(jìn)而降低產(chǎn)奶性能。

圖1 圍產(chǎn)期瘤胃微生物調(diào)控奶牛機(jī)體代謝和泌乳性能的機(jī)制

同時(shí)，結(jié)構(gòu)方程模型分析證實(shí)，瘤胃中琥珀酸氫單胞菌（Succinatimonas CAG_777）可通過正向調(diào)控血漿鵝脫氧膽酸水平，顯著提高乳中5-甲氧基色氨酸含量和泌乳性能。該結(jié)果與團(tuán)隊(duì)前期圍繞膽汁酸開展的系列研究結(jié)論高度吻合、互為印證。這些研究共同說明膽汁酸是圍產(chǎn)期前后奶畜的關(guān)鍵差異代謝物，對維持代謝穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，未來膽汁酸代謝有望成為泌乳調(diào)控的核心靶點(diǎn)。

本研究突出了瘤胃作為核心營養(yǎng)供給器官的前端調(diào)控地位，進(jìn)一步完善了圍產(chǎn)期奶畜代謝與泌乳調(diào)控的理論體系，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營養(yǎng)干預(yù)、提升生產(chǎn)效率與健康水平提供了更系統(tǒng)、更深入的理論支撐。研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFE0111800）、寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024BBF01006）和國家乳業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心項(xiàng)目（2024-JSGG-021）資助。

來源：西北農(nóng)林科技大學(xué)官網(wǎng)

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