西北农林科技大学姚军虎/张俊团队在解析围产期瘤胃微生物调控奶牛机体代谢和泌乳性能机制方面取得新进展

近日，西北农林科技大学动物科技学院动物营养与健康养殖科技创新团队在国际期刊Microbiome在线发表题为“Multi-omics revealed the effects of rumen to blood path on early lactation performance in transition dairy cows”的研究论文。西北农林科技大学动物科技学院博士研究生唐光福、博士后张晨光为共同第一作者。姚军虎教授、张俊副教授为共同通讯作者。

围产期是奶牛生命周期中最关键、代谢应激最剧烈的阶段，直接决定产后健康、产奶量与繁殖效率。瘤胃是反刍动物核心消化器官，其微生物组与代谢组动态变化对宿主能量供给、营养利用和泌乳启动具有决定性影响，但产前-产后瘤胃微生物组如何通过代谢通路联动血液、乳汁代谢，进而调控高产与低产奶牛泌乳差异的系统性机制仍不清晰。团队从3000头奶牛的大群体中，筛选出100头健康、胎次和预产期相近的经产荷斯坦奶牛。在它们分娩后，根据能量校正乳产量，最终甄选出7头高产奶牛和7头低产奶牛作为核心研究对象。采集围产期前后的瘤胃液和血液及产后乳汁样本，运用宏基因组、代谢组、泛基因组、结构方程模型等解析围产期瘤胃微生物调控泌乳性能的内在机制。

研究显示，产后高产奶牛瘤胃挥发性脂肪酸、丁酸比例更高，血浆总胆汁酸、氨基酸等代谢物显著富集，关键代谢物与高产表型强相关。产后高产奶牛瘤胃中普雷沃氏菌、琥珀酸单胞菌等微生物的相对丰度显著升高，产后低产与产前奶牛中另枝菌、拟杆菌、甲烷短杆菌等的相对丰度则显著更高。功能解析表明，高产奶牛微生物更利于淀粉利用与氨基酸合成，低产奶牛以纤维素降解、产乙酸为主，能量损耗更高。泛基因组证实另枝菌和拟杆菌的产氢基因数量更多，能够为产甲烷古菌提供更多氢分子，这表明了低产微生物能够通过彼此协同互作，减少瘤胃、血液和乳汁的代谢供给，进而降低产奶性能。

图1 围产期瘤胃微生物调控奶牛机体代谢和泌乳性能的机制

同时，结构方程模型分析证实，瘤胃中琥珀酸氢单胞菌（Succinatimonas CAG_777）可通过正向调控血浆鹅脱氧胆酸水平，显著提高乳中5-甲氧基色氨酸含量和泌乳性能。该结果与团队前期围绕胆汁酸开展的系列研究结论高度吻合、互为印证。这些研究共同说明胆汁酸是围产期前后奶畜的关键差异代谢物，对维持代谢稳态至关重要，未来胆汁酸代谢有望成为泌乳调控的核心靶点。

本研究突出了瘤胃作为核心营养供给器官的前端调控地位，进一步完善了围产期奶畜代谢与泌乳调控的理论体系，为实现精准营养干预、提升生产效率与健康水平提供了更系统、更深入的理论支撑。研究得到国家重点研发计划（2023YFE0111800）、宁夏回族自治区重点研发计划（2024BBF01006）和国家乳业技术创新中心项目（2024-JSGG-021）资助。

来源：西北农林科技大学官网

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