Journal of Animal Science and Biotechnology: 补饲苜蓿干草或精料补充料驱动羔羊瘤胃壁形态和功能发育的机制研究

消化道微生物团队近期在《Journal of Animal Science and Biotechnology》期刊上发表了一篇名为“Transcriptomic analysis reveals the molecular mechanisms of rumen wall morphological and functional development induced by different solid diet introduction in a lamb model”的研究论文，孙大明博士为第一作者，刘军花副教授为通讯作者。本研究得到了南京农业大学动物科技学院青年人才拔尖项目（DKQB201904）、国家自然科学基金（31501980）、湖州市公益性应用计划项目（2017GY18）和江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX20_0603）支持。

新生反刍动物摄入的液体饲料（母乳或代乳品）主要通过食管沟进入皱胃，导致瘤胃中缺乏发酵底物用于刺激瘤胃的发育。尽早补饲开食料可以促进幼龄反刍动物瘤胃发育，主要包括干草和精料补充料。已有研究表明，犊牛饲喂精料补充料增加瘤胃空重和乳头表面积的作用效果大于饲喂干草，而饲喂干草主要增加瘤胃容积。并有研究表明，补饲干草或精料补充料对幼龄反刍动物瘤胃壁的形态和功能发育的特定分子和生物学过程具有不同影响。但是，饲喂精料补充料或干草对幼龄反刍动物瘤胃壁的形态和功能发育的分子机制尚不清楚。

试验选择24只12日龄的湖羊，经过3天适应期后随机将其分为3组：奶粉组（Milk，M，n = 8）、苜蓿干草补饲组（Milk + alfalfa hay，MH，n = 8）和精料补充料补饲组（Milk + concentrate，MC，n = 8）。奶粉组羔羊自由采食配置好的羊奶粉，精料补充料组和干草组的每只羔羊给予固定的奶粉量（600ml/天），并自由采食精料补充料或苜蓿干草。所有羔羊每天饲喂羊奶粉四次（7:00，12:00，17:00，22:00）。42日龄时屠宰采样，用于后续试验指标测定。

补饲苜蓿干草或精料补充料均显著加强了羔羊瘤胃发酵和微生物蛋白合成；显著增加了羔羊瘤胃重量、容积、瘤胃乳头面积和瘤胃上皮和肌层厚度。同时发现，补饲精料补充料组羔羊瘤胃中VFA和微生物蛋白含量、瘤胃上皮厚度显著高于苜蓿干草组。但苜蓿干草组羔羊瘤胃容积和肌层厚度最大。瘤胃组织转录组数据显示，MH vs. M与MC vs. M之间共有的差异基因有312个，MH vs. Con中独有差异基因232个，MC vs. Con中独有差异基因796个。差异基因的功能富集显示，补饲苜蓿干草特有地下调了细胞因子产生，免疫反应和免疫细胞活化相关基因的表达，上调了上皮抵抗细菌入侵相关基因表达；精料补充料补饲主要改变了营养物质的运输和代谢，尤其是离子转运，氨基酸和脂肪酸代谢相关基因表达。312个共有差异基因的功能富集显示，VFA吸收和代谢是干草和精料补充料共有的作用。此外，WGCNA分析结果显示M16和M18模块与VFA和瘤胃壁形态呈显著正相关。其中，M16模块基因主要富集在营养物质代谢途径，而M18模块基因主要富集在信号传导。

补饲苜蓿干草主要增强瘤胃上皮抵抗细菌入侵的能力，并倾向于建立瘤胃的免疫功能。同时，精料补充料倾向于建立瘤胃营养代谢功能，并增强瘤胃组织中氨基酸和脂肪酸代谢。此外，VFA代谢过程中的能量产生可能是刺激瘤胃形态发育的直接原因。

阐明不同固体饮食方案（干草或浓缩物）如何驱动瘤胃壁的发育，以及“MH vs.M”和“MC vs.M”之间共享和独特的生物学过程的特征

文章来源：Sun Daming,Yin Yuyang,Guo Changzheng,Liu Lixiang,Mao Shengyong,Zhu Weiyun,Liu Junhua. Transcriptomic analysis reveals the molecular mechanisms of rumen wall morphological and functional development induced by different solid diet introduction in a lamb model.[J]. Journal of animal science and biotechnology,2021,12(1).