Microbiome | 不同绵羊品种不同繁殖期瘤胃微生物群和代谢物的继承及其对春季羔羊生长发育的影响

         2024年9月，甘肃农业大学动物科学技术学院在国际期刊《Microbiome》上发表了题为“Succession of rumen microbiota and metabolites across different reproductive periods in different sheep breeds and their impact on the growth and development of offspring lambs”的研究成果。该研究选择高繁殖力的湖羊（繁殖率为220%）和肉用型的萨福克羊（繁殖率为150%）作为研究对象，进一步分析了不同生产方向的绵羊品种在不同生殖期瘤胃微生物群落演替及其代谢产物的变化，以及生殖激素和免疫水平的变化，并探讨了这些变化对后代羔羊生长发育的影响。

        雌性动物在不同繁殖时期胃肠道内的微生物群和代谢物，对其自身及后代的生长发育与健康至关重要。然而，不同绵羊品种在整个繁殖周期中胃肠道微生物群和代谢物的变化，及其对后代羔羊生长发育的影响尚不明确。因此，本研究旨在评估湖羊和萨福克母羊在不同繁殖时期的生殖激素水平、免疫水平、瘤胃微生物群及代谢物，以及这些因素对后代羔羊生长发育的影响。

       本研究以非妊娠、妊娠及哺乳期的湖羊和萨福克羊为研究对象，测定了不同时期母羊的繁殖及免疫指标，分析了瘤胃微生物组和代谢组，并追踪了后代羔羊的生长性能与发育情况。结果显示，湖羊和萨福克羊的生殖激素及免疫水平在不同繁殖时期均发生了适应性变化。与非妊娠期相比，湖羊妊娠期的微生物能量代谢和脂质代谢功能下降，哺乳期的能量代谢功能下降；而萨福克羊妊娠期的能量代谢、聚糖生物合成及代谢功能增强，哺乳期的辅因子和维生素代谢功能增强。萨福克羊在妊娠和哺乳期的Prevotella丰度显著增加，且与羔羊的出生体重和体尺呈正相关。此外，妊娠期的Butyrivibrio和Rikenellaceae_RC9_gut_group丰度与后代羔羊的肠道免疫力呈正相关，进而可调节羔羊的肠道免疫水平。代谢组学分析表明，湖羊妊娠期的蛋白质消化吸收及氨基酸代谢增强，为妊娠母羊和胎儿的生长发育提供了氨基酸，且与羔羊的出生体重、体尺及肠道免疫力呈显著相关。同时，湖羊在妊娠和哺乳期的乙酸和丙酸含量有所增加。

图1 绵羊品种不同生殖期的血液生殖激素及免疫指标分析

图2 不同品种绵羊瘤胃微生物多样性及组成分析

图3 不同品种绵羊繁殖期瘤胃微生物代谢谱分析

图4 繁殖期瘤胃微生物群及代谢物与生殖激素的相关性分析

图5 母羊妊娠期瘤胃微生物群和代谢物与新生羔羊发育和免疫指标的相关性分析

 图6 母羊瘤胃微生物群和代谢物与羔羊泌乳期产奶质量和日产量的相关性分析

         综上所述，本研究确定了不同品种绵羊在非孕期、孕期和哺乳期瘤胃微生物群及其代谢物的连续性特征，并揭示了这些变化对母羊自身代谢以及对后代羔羊生长发育的影响（图 7）。本研究鉴定出了一些与新生羔羊出生体重、体型大小和肠道免疫相关的微生物群落及其代谢物，例如Prevotella、Butyrivibrio、Rikenellaceae_RC9_gut_group、嘧啶、亚麻酸及其衍生物、氨基酸和肽类。这些变化增强了萨福克羊孕期的能量代谢、聚糖生物合成和代谢。此外，瘤胃中乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐和氨基酸的变化上调了与蛋白质消化、吸收和氨基酸代谢相关的功能。同时，与 ABC 转运蛋白、柠檬酸循环和丙酮酸代谢相关的通路得以富集，为怀孕母羊和胎儿的生长发育提供了氨基酸和能量。另外，Prevotella、Prevotellaceae、Rikenellaceae、Succiniclasticum和Christensenellaceae_R_7_group与羊奶品质和羔羊日增重显著相关。这些细菌通过产生代谢物参与营养调控，这可能会影响羊奶的品质，进而影响哺乳期羔羊的日增重。这些研究结果使我们对瘤胃微生物群及其代谢物在怀孕和哺乳期间对后代羔羊生长发育的潜在影响有了更深入的了解，并为不同品种绵羊在非孕期、孕期和哺乳期的健康饲养与管理提供了参考依据。

图7 绵羊瘤胃微生物群及其代谢产物对不同绵羊繁殖期春季羔羊生长发育的影响