近日，我院姚军虎教授团队在奶山羊消化道微生物领域取得重要突破。研究论文“Multi-omics revealed the long-term effect of ruminal keystone bacteria and the microbialmetabolome on lactation performance in adultdairy goats”在线发表于国际学术期刊《Microbiome》。我院博士后王砀砀为论文的第一作者，姚军虎教授、GuanLeluo教授（加拿大阿尔伯塔大学）和武圣儒副教授为共同通讯作者。

消化道微生物及其代谢产物影响宿主营养物质消化吸收、机体健康和生理稳态。然而，奶山羊消化道微生物特征及其长期影响瘤胃发酵和生产性能的机制仍不明确。

为探究瘤胃微生物调控奶山羊生长性能的机制，本研究对日粮和饲养管理条件完全相同的99只奶山羊进行追踪，准确记录其初生重和6月龄体重并采集瘤胃液样品，利用微生物多样性、宏基因组和代谢组测序等分析瘤胃微生物组成、功能和代谢物。结果显示：瘤胃液中链球菌属、候选单胞生糖菌属、琥珀酸生成菌和一些普雷沃氏菌属与青年羊日增重显著相关，且与瘤胃丙酸含量、肽类及部分脂质代谢中间产物呈显著相关。宏基因组分析发现，快长型奶山羊瘤胃微生物显著富集三羧酸循环、丙酮酸代谢和丙酸代谢等碳水化合物代谢通路及部分关键蛋白质和脂质代谢通路，且这些代谢通路与日增重相关微生物间呈相关关系。相关性分析、多组学联合分析及体外验证试验表明，快长型青年羊具有更优的瘤胃微生物区系和高效的发酵功能，可为宿主提供更多的能量和营养物质。

为探究青年期瘤胃关键微生物是否会对奶山羊产生长期影响，本试验对青年奶山羊进行适龄配种和追踪采样，记录其成年后乳产量并采集瘤胃液和奶样。结果显示：快长型奶山羊成年后依然具有更高的泌乳性能和瘤胃发酵效率；某些瘤胃关键微生物在青年期和泌乳期奶山羊瘤胃微生物互作网络、瘤胃发酵过程中扮演重要角色，影响青年羊日增重和成年羊的泌乳性能；青年期关键微生物与泌乳期关键微生物存在显著相关，且这些关键微生物可作为有效的生物标志物对其成年后泌乳性能进行准确预测。这些结果表明，青年期瘤胃关键微生物（如普雷沃氏菌）可能通过调控微生物间相互关系、菌群结构及功能等对微生物演替和组成具有长期影响，进而持续调控饲料降解和瘤胃发酵，对奶山羊泌乳性能产生长远影响。

本研究通过大群体采样、追踪试验、多组学分析和体外发酵等系统解析了奶山羊瘤胃微生物特征及其长期影响瘤胃发酵、动物生长和泌乳性能的机制，为奶山羊瘤胃微生物资源开发奠定基础，对奶山羊消化道微生物早期调控、改善饲料利用效率及生产性能提供理论依据。

本研究得到了国家自然科学基金（32272829）和中央高校基本科研业务专项基金（2452022252）等项目共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-023-01652-5

图1  奶山羊瘤胃微生物互作网络分析

图2  奶山羊瘤胃微生物功能分析