
近日,西北农林科技大学在Microbiome期刊发表题为“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。
研究团队从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。
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。