不同RFI滩羊瘤胃微生物多样性及代谢组学研究

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滩羊养殖是宁夏重要畜牧经济收入之一,但饲养成本高为滩羊产业的发展带来限制。剩余采食量(Residual feed intake,RFI)是通过动物实际采食量与预测采食量之差来衡量饲料效率。瘤胃是影响饲料消化吸收的关键器官,因此研究不同性别RFI滩羊瘤胃内环境,瘤胃微生物,瘤胃代谢分子,通过表征瘤胃发酵参数,筛选影响RFI关键微生物和代谢小分子,作为生物标志物为滩羊高饲料效率选育提供理论支持,本研究开展以下试验:本研究选用345只6月龄左右体重相近(30±5kg)的滩羊(163公羊和182只母羊),饲喂时采用颈夹方式固定羊只,且对其不限定运动的情况下进行饲养,饲喂相同颗粒饲料,过渡期15d,预试期10d,正试期50d。采用多元回归模型计算出每只羊的RFI数值后,按数值极值分组,选择8只EH-RFI(正值)公、母滩羊,7只EL-RFI(负值)公、母滩羊为试验组,采集瘤胃液,进行后续试验。试验一:利用GC-MS技术对滩羊瘤胃液中的VFA进行检测,并结合屠宰前采集的瘤胃液pH。结果发现不同RFI公、母滩羊瘤胃pH没有显著差异;母羊总脂肪酸含量显著高于公羊。公羊组中低RFI滩羊丁酸、异丁酸和异戊酸含量显著高于高RFI羊(P<0.05),母羊组中RFI与脂肪酸含量差异不显著(P>0.05);母羊丙酸、戊酸和己酸含量高于公羊(P<0.05)。乙/丙比各组间差异不显著(P>0.05)。综上,公母羊间瘤胃pH和瘤胃VFA含量不一致,可能存在不同的发酵模式,低RFI公滩羊具有较高的丁酸、异丁酸和异戊酸含量,可以作为高饲料效率的重要生物标识物。实验二:利用测序技术对滩羊瘤胃液样本中细菌16S rRNA扩增子进行测序。结果表明,公母羊瘤胃微生物多样性和丰富度均无显著变化(P>0.05),PCoA主坐标分析未发现瘤胃内微生物群落明显分离。然而,极高RFI组羊中,公羊拟杆菌门丰度显著高于母羊、放线菌门丰度母羊显著高于公羊、变形菌门丰度公羊显著高于母羊(P<0.05)。极高组羊RFI中,Olsenella菌属丰度母羊显著高于公羊、Prevotella菌属丰度公羊显著高于母羊、ErysipelotrichaceaeUCG-002丰度公羊显著高于母羊(P<0.05)。极低组羊中,Selenomonas菌属公羊显高于母羊(P<0.05)。公羊不同RFI表型中,低RFI组中广古菌门中的Methanobrevibacter菌属丰度显著高于高RFI组、放线菌门丰度显著低于高RFI组羊(P<0.05)。综上,性别是影响瘤胃微生物差异的重要因素,瘤胃内的Methanobrevibacter菌属和放线菌门与滩羊RFI性状有关。实验三:利用LC-MS代谢组学测序技术对瘤胃液中代谢小分子进行检测。代谢物数据采用R语言分析,采用OPLS-DA和PCA进行可视化分析,并且用T检验、FC值、VIP值和ROC曲线对差异代谢物进行鉴定筛选。结果发现母羊有4种显著性差异代谢物,PA、氨基丙醇、三甲胺和3-甲基-1-丁胺在低RFI羊中高表达。公羊有28种差异代谢物,吡多胺(VB6),生物素(VB7),核黄素(VB2)和黄素腺嘌呤二核苷酸在低RFI中高表达,主要参与维生素消化吸收和核苷酸代谢通路,PA在低RFI羊中高表达,9,10-Dihome,cis-9,10-环氧硬脂酸,12,13-Dihome,DL-2-羟基硬脂酸在低RFI中高表达,Lysope 18:0、Pysope 16:1和Lysope(16:1(9Z)/0:0)三种甘油脂在低RFI羊中高表达。综上,性别对不同RFI的滩羊瘤胃液代谢产物有显著影响。在RFI条件下,母羊的差异代谢物种类和数量均低于公羊。RFI主要受到以下几个方面的影响:1能量代谢,如TCA循环和脂肪酸代谢;2维生素在瘤胃的消化吸收和蛋白质的转换。综上,性别影响瘤胃微生物和代谢;低RFI公滩羊丁酸、异丁酸和异戊酸含量显著高于高RFI羊;母羊丙酸、戊酸和己酸含量高于公羊。公、母羊第一优势菌属不同,厚壁菌门中菌群数量的增加可能与RFI有关;广古菌门中的Methanobrevibacter菌属和放线菌门在低RFI羊瘤胃中丰富度更高。绵羊瘤胃液中有28种差异代谢物;代谢物主要参与核酸代谢、TCA循环、维生素代谢和脂质代谢。韦荣球菌属UGG-002和甲烷短杆菌与瘤胃脂肪酸和代谢物密切相关。
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