JASB好文推荐|南京农业大学刘军花教授课题组揭示瘤胃微生物-宿主多组织互作调控湖羊饲料效率的机制

Full Title: Integrative analysis of rumen microbiota and host multi-organ interactions underlying feed conversion efficiency in Hu sheep

中文标题：瘤胃微生物与宿主多组织互作调控湖羊饲料效率的机制

作者：贾小巍，张元锌，田博雅，张桂杰，毛胜勇，钱文熙，孙大明*，刘军花*

中文关键词：湖羊；饲料效率；瘤胃微生物；多组织转录组

单位：南京农业大学反刍动物营养与清洁化生产创新中心，南京农业大学动物消化道营养国际联合研究中心，塔里木大学动物科学与技术学院

文章链接：

https://link.springer.com/article/10.1186/s40104-025-01333-3

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饲料效率是影响反刍动物生产性能与养殖经济效益的关键性状，其形成机制涉及瘤胃微生物代谢活动与宿主能量分配调控的复杂协同过程。然而，当前关于瘤胃微生物功能重构、发酵代谢网络及宿主多组织响应在饲料效率形成中的系统性机制仍缺乏整合性认知。

本研究以湖羊为研究对象，在统一饲养条件下开展为期90天的个体饲养试验，对150只湖羊进行连续采食量记录与生长性能测定。试验结束后，根据料肉比（FCR）筛选极端表型个体，分别选取低料肉比组（low feed conversion ratio, LFCR）和高料肉比组（high feed conversion ratio, HFCR）各13只进行屠宰取样。结合瘤胃发酵参数测定、宏基因组测序及瘤胃上皮、肝脏和肌肉多组织转录组分析，从“微生物功能—代谢产物—宿主组织响应”多层级系统解析饲料效率差异的生物学基础。

结果表明，LFCR个体在采食水平相近的条件下表现出更高的平均日增重和更低的FCR，其瘤胃发酵模式呈现出以丙酸生成增强为特征的能量高效利用趋势。宏基因组分析显示， LFCR组在碳水化合物利用、氨基酸合成及中央碳代谢等关键功能通路中显著富集，且相关功能呈现“群落协同驱动”特征。在氢代谢层面，LFCR组通过将还原当量更多导向丙酸合成及硫酸盐还原等竞争性路径，从而减少能量损失并提高能量利用效率。多组织转录组分析进一步揭示，肝脏在能量代谢调控中发挥核心作用，其葡萄糖异生及糖原代谢通路显著增强，有效将微生物来源的短链脂肪酸转化为宿主可利用能量；肌肉组织则主要通过优化能量利用效率和收缩功能实现生长性能提升，而瘤胃上皮主要承担吸收功能而非代谢调控。

本研究从多组学整合角度揭示了“瘤胃微生物功能重构—发酵代谢路径优化—宿主多组织协同响应”的系统机制，阐明了微生物与宿主之间的能量协同利用模式，为反刍动物饲料效率提升及精准营养调控提供了重要理论依据。

南京农业大学反刍动物营养与清洁化生产创新中心

负责人：毛胜勇，教授，博士生导师，动物科技学院院长、中国畜牧兽医学会动物营养学分会副理事长、江苏省饲料工业协会会长。连续5年入选爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者和全球前2%顶尖科学家榜单。入选江苏省“333工程”中青年科技领军人才(第二层次)、江苏省青蓝工程中青年学术带头人和江苏省“六大人才高峰”高层次人才。主持国家自然科学基金重点项目等多项科研项目，在ISME Journal、Genome Biology、Microbiome等期刊上发表学术论文100余篇。

毛胜勇 教授

通讯作者：刘军花，教授，国家优秀青年科学基金获得者；任全国草食动物健康生产科技创新联盟理事、Small Ruminant Research副主编；主持国家基金委优青/面上及重点研发子课题等项目；获教育部自然科学奖二等奖，在ISME Journal、Genome Biology、Journal of Advanced Research等期刊发表论文60余篇，总被引2400多次，H-index 25，获授权发明专利3项，参编英文专著1部。

刘军花 教授

共同通讯作者：孙大明，副教授，南京农业大学动物科技学院高层次引进人才，主持国家自然科学基金青年项目和江苏省卓越博士后计划项目。在Gut Microbes、Genome Biology、Pharmacological Research和Journal of Animal Science And Biotechnology等期刊发表论文10余篇，总被引500多次。

孙大明 副教授

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