西北農林科技大學姚軍虎/張俊團隊在解析圍產期瘤胃微生物調控奶牛機體代謝和泌乳性能機制方面取得新進展

近日，西北農林科技大學動物科技學院動物營養與健康養殖科技創新團隊在國際期刊Microbiome在線發表題為“Multi-omics revealed the effects of rumen to blood path on early lactation performance in transition dairy cows”的研究論文。西北農林科技大學動物科技學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。

圍產期是奶牛生命周期中最關鍵、代謝應激最劇烈的階段，直接決定產后健康、產奶量與繁殖效率。瘤胃是反芻動物核心消化器官，其微生物組與代謝組動態變化對宿主能量供給、營養利用和泌乳啟動具有決定性影響，但產前-產后瘤胃微生物組如何通過代謝通路聯動血液、乳汁代謝，進而調控高產與低產奶牛泌乳差異的系統性機制仍不清晰。團隊從3000頭奶牛的大群體中，篩選出100頭健康、胎次和預產期相近的經產荷斯坦奶牛。在它們分娩后，根據能量校正乳產量，最終甄選出7頭高產奶牛和7頭低產奶牛作為核心研究對象。采集圍產期前后的瘤胃液和血液及產后乳汁樣本，運用宏基因組、代謝組、泛基因組、結構方程模型等解析圍產期瘤胃微生物調控泌乳性能的內在機制。

研究顯示，產后高產奶牛瘤胃揮發性脂肪酸、丁酸比例更高，血漿總膽汁酸、氨基酸等代謝物顯著富集，關鍵代謝物與高產表型強相關。產后高產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，產后低產與產前奶牛中另枝菌、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，高產奶牛微生物更利于淀粉利用與氨基酸合成，低產奶牛以纖維素降解、產乙酸為主，能量損耗更高。泛基因組證實另枝菌和擬桿菌的產氫基因數量更多，能夠為產甲烷古菌提供更多氫分子，這表明了低產微生物能夠通過彼此協同互作，減少瘤胃、血液和乳汁的代謝供給，進而降低產奶性能。

圖1 圍產期瘤胃微生物調控奶牛機體代謝和泌乳性能的機制

同時，結構方程模型分析證實，瘤胃中琥珀酸氫單胞菌（Succinatimonas CAG_777）可通過正向調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。該結果與團隊前期圍繞膽汁酸開展的系列研究結論高度吻合、互為印證。這些研究共同說明膽汁酸是圍產期前后奶畜的關鍵差異代謝物，對維持代謝穩態至關重要，未來膽汁酸代謝有望成為泌乳調控的核心靶點。

本研究突出了瘤胃作為核心營養供給器官的前端調控地位，進一步完善了圍產期奶畜代謝與泌乳調控的理論體系，為實現精準營養干預、提升生產效率與健康水平提供了更系統、更深入的理論支撐。研究得到國家重點研發計劃（2023YFE0111800）、寧夏回族自治區重點研發計劃（2024BBF01006）和國家乳業技術創新中心項目（2024-JSGG-021）資助。

來源：西北農林科技大學官網

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