JOURNAL OF DAIRY SCIENCE：高谷物日粮诱导的泌乳奶牛亚急性瘤胃酸中毒导致瘤胃菌群结构改变、碳水化合物代谢变化且瘤胃微生物抗性基因富集

消化道微生物团队近期在《JOURNAL OF DAIRY SCIENCE》期刊上发表了一篇名为“Gene function adjustment for carbohydrate metabolism and enrichment of rumen microbiota with antibiotic resistance genes during subacute rumen acidosis induced by a high-grain diet in lactating dairy cows”的研究论文，牟英玉博士为第一作者，毛胜勇教授为通讯作者。本研究由国家自然科学基金（31872384；北京）和中央大学基础研究基金（JCQY201905；北京）资助。

高谷物日粮的饲喂模式改变瘤胃微生物菌群的结构和功能，导致瘤胃发酵模式的改变，引起奶牛亚急性瘤胃酸中毒（SARA）的发生。本研究利用宏基因组学，来分析高谷物日粮诱导奶牛SARA时，奶牛瘤胃微生物菌群结构、碳水化合物代谢以及抗性基因的改变。

为了阐明发生SARA奶牛的瘤胃碳水化合物代谢的微生物学机制，我们选择8头泌乳中期的荷斯坦瘘管奶牛进行了为期3周的试验。奶牛被随机分成2组，对照组（CON）饲喂常规日粮，而实验组（HG）饲喂高谷物日粮。与对照组相比，实验组瘤胃pH、乙酸浓、乙酸比例和乙丙比显著性下调，而总挥发性脂肪酸、丙酸和戊酸浓度显著性上调。HG组奶牛的牛的乳球菌、真细菌、硒单胞菌、乳杆菌、琥珀杆菌、甲烷双歧杆菌和甲烷双歧杆菌的相对丰度显著增加，而未分类的厚壁菌门、未分类的拟杆菌门、拟杆菌门、纤维杆菌门、拟杆菌门、念珠菌甲烷双歧杆菌门、甲烷双歧杆菌门和甲烷双歧杆菌门的相对丰度减少。CAZymes分析表明，HG组奶牛糖基转移酶（GT）2、糖苷水解酶（GH）13、GH24、碳水化合物结合模块（CBM）26、GH73、GH25、CBM12、GH23、GT8、CBM50和GT9的丰度显著升高，而GH78、GH31、SLH、GH109、碳水化合物酯酶（CE）1、GH3、CE10和GH43的丰度显著降低。HG组奶牛显著下调了碳水化合物分解代谢相关的戊糖磷酸途径、乙酸代谢、丙酸代谢（琥珀酸途径）和甲烷代谢，而上调了糖酵解和柠檬酸循环的Embden-Meyerhof-Parnas和Entner-Doudoroff途径。此外，高谷物日粮的饲喂模式显著富集了各种抗生素抗性基因和抗生素抗性基因家族。这些结果阐明了高谷物日粮模式下，瘤胃微生物菌群结构的改变和碳水化合物代谢的调整，并总结了瘤胃菌群相关抗性基因的富集，这拓展了我们对奶牛瘤胃微生物群对亚急性酸中毒应答机制的理解。

高谷物日粮诱导SARA期间碳水化合物代谢变化的示意图

（红色代表丰富的丰度，蓝色代表减少的丰度）

文章来源：Mu Y Y, Qi W P, Zhang T, Zhang J Y, Mao S Y. Gene function adjustment for carbohydrate metabolism and enrichment of rumen microbiota with antibiotic resistance genes during subacute rumen acidosis induced by a high-grain diet in lactating dairy cows.[J]. Journal of dairy science, 2020.