功能性本地草本植物（Capparis spinosa L.）通过优化瘤胃微生物组成，调节放牧绵羊的瘤胃发酵过程和抗氧化能力

《Animal Feed Science and Technology》：Functional native herbage ( Capparis spinosa L.) modulates rumen fermentation and antioxidant capacity in grazing sheep by optimizing rumen microbial composition

调节有毒杂草补饲水平可将其转化为优质饲料资源，缓解放牧家畜饲草短缺问题并促进可持续发展放牧。本研究以24只小尾寒 ×湖羊杂交公羊为对象，通过补饲不同剂量（0、0.83、1.67、3.33g/kg BW）的Capparis spinosa全株，评估其对血清生化指标、瘤胃发酵参数及微生物群落（细菌和真菌）的影响。结果表明，1.67g/kg BW补饲剂量可显著提升β-羟丁酸（16.7%）、超氧化物歧化酶（14.2%）和谷胱甘肽过氧化物酶（5.02%）活性，同时降低丙二醛（10.1%）含量；血清尿素氮和总蛋白水平受瘤胃微生物调控，如Christensenellaceae_R-7_group影响蛋白质代谢；真菌属Verticillium和Sarocladium通过挥发性脂肪酸调节抗氧化能力；1.67g/kg BW补饲使微生物组网络复杂度增加，并激活细菌代谢通路及增强真菌功能。该剂量为功能本土牧草在健康养殖中的应用奠定了理论基础。

　　本研究探讨了在放牧绵羊饲料中添加不同剂量的整株 **Capparis spinosa**（以下简称CS）对羊只血液生化指标、瘤胃发酵参数以及微生物群落的影响。研究结果表明，适当添加CS不仅能够提升羊只的抗氧化能力，还能优化瘤胃微生物结构，从而为放牧羊群的健康饲养提供理论依据，并推动功能性原生牧草（FNH）在反刍动物生产中的应用。

### 放牧绵羊的饲料优化与健康养殖

在当前的畜牧业中，放牧是一种经济高效的草场资源可持续利用方式。然而，随着优质牧草价格的上涨和季节性供应短缺问题的加剧，畜牧业的研究重点逐渐转向开发非传统饲料资源，以及改进饲料的加工和储存技术。这一趋势促使人们重新审视一些原本被视为有害植物的物种，发现它们可能具有潜在的营养价值和健康促进作用。

功能性原生牧草（Functional Native Herbage, FNH）是指那些虽然在某些情况下对牲畜有毒性，但其整体或特定部位富含次生代谢产物的植物。这些次生代谢产物，如多酚类、生物碱和黄酮类物质，能够增强牲畜的消化代谢能力，提高生产性能，并对健康产生积极影响。尽管一些研究已经关注到FNH在反刍动物中的应用潜力，但大多数实验仍基于提取物进行，未能充分考虑整株植物在饲料中的综合影响。

本研究选择 **Capparis spinosa** 作为典型FNH，因其在干旱地区广泛分布，具有丰富的次生代谢产物，并且具备良好的生态适应性，能够在贫瘠土壤和干旱条件下生长。这些特性使得CS成为解决草场饲料短缺问题的潜在资源。为了更全面地了解CS对放牧绵羊的健康影响，本研究采用整株植物作为饲料补充，而不是其提取物，并通过实验分析其对羊只生理指标和瘤胃微生物群落的影响。

### 实验设计与实施

本实验选取了24只健康的小尾寒羊与湖羊杂交种公羊，体重约为24.4 ± 0.59公斤，用于研究不同剂量CS补充对羊只生理状态的影响。这些羊只被分配到四个不同的补充组，分别补充0、0.83、1.67和3.33克/公斤体重（g/kg BW）的CS。所有羊只均在相同的草场环境中放牧，草场由紫花苜蓿（*Medicago sativa*）和草地早熟禾（*Festuca arundinacea Schreb*）组成，比例为1:1。

实验过程中，所有动物均保持健康状态，未使用任何化学药物，也未进行任何实验性处理或安乐死。实验地点设在甘肃张掖市兰州大学内陆干旱区草地农业实验站，该地区海拔1400米，地理位置为东经100°3′25′′，北纬39°14′30′′，具有典型的干旱气候特征。

### 血液生化指标与抗氧化能力的变化

实验结果显示，与不添加CS的对照组相比，补充1.67 g/kg BW CS的羊只在多项血液生化指标和抗氧化能力方面表现出显著改善。具体而言，β-羟基丁酸（β-HB）含量增加了16.7%，超氧化物歧化酶（SOD）活性提升了14.2%，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性则增加了5.02%。这些指标的变化表明，CS补充有助于提高羊只的抗氧化能力，减少氧化应激对机体的损害。

此外，研究还发现，CS补充对瘤胃发酵参数和挥发性脂肪酸（VFA）组成具有调节作用。其中，n-戊酸的摩尔比例增加了27.2%，而乙酸的摩尔比例则下降了6.5%。这些变化可能反映了CS对瘤胃微生物代谢路径的调控，从而影响能量利用效率和营养吸收。

值得注意的是，尽管总蛋白（TP）含量表现出二次增加的趋势，但白蛋白（ALB）、球蛋白（GLB）和葡萄糖（GLU）含量并未发生明显变化，说明CS的补充并未对羊只的蛋白质代谢和血糖水平产生负面影响。相反，TP的增加可能意味着羊只的蛋白质代谢更加活跃，有利于促进生长和提高饲料利用率。

### 瘤胃微生物群落的变化

瘤胃微生物群落在反刍动物的消化过程中起着至关重要的作用，其组成和功能直接影响饲料的消化率和营养物质的吸收。本研究通过分析瘤胃细菌和真菌群落的变化，揭示了CS补充对微生物生态的影响。

在补充1.67 g/kg BW CS的情况下，瘤胃细菌和真菌的网络复杂度显著增加，表明微生物之间的相互作用更加紧密。同时，细菌的代谢路径和真菌的功能也得到了增强，这可能与CS中次生代谢产物的调控作用有关。例如，某些细菌类群（如 *Christensenellaceae R-7 group*）通过调节异戊酸的生成，进而影响血清尿素氮和总蛋白含量。此外，某些真菌类群（如 *Verticillium* 和 *Sarocladium*）则通过改变VFA的组成，调节羊只的抗氧化能力。

这些发现表明，CS的补充不仅改变了瘤胃微生物的组成，还通过调节微生物的代谢活动，对宿主的生理功能产生积极影响。这种微生物与宿主之间的相互作用可能是CS在提高羊只健康和生产性能方面发挥作用的关键机制。

### CS补充的剂量依赖效应

研究进一步分析了不同剂量CS补充对各项指标的影响，发现这些效应具有明显的剂量依赖性。随着CS补充量的增加，β-HB、SOD、GSH-Px和n-戊酸的摩尔比例均呈现出线性或二次增长的趋势，而MDA（丙二醛）和乙酸的摩尔比例则呈现线性下降。这种剂量依赖性不仅验证了CS在促进抗氧化能力和优化瘤胃代谢方面的潜力，还为后续的饲料配方设计提供了科学依据。

值得注意的是，当补充量达到3.33 g/kg BW时，部分指标的变化趋势与1.67 g/kg BW相似，但某些参数如TP和TG的增加幅度更大。这可能意味着，在更高的剂量下，CS的补充效果更加显著，但也可能伴随着一定的生理负担。因此，确定最佳补充剂量对于实现健康饲养和提高生产效益至关重要。

### 微生物与宿主代谢的协同作用

瘤胃微生物群落与宿主代谢之间的协同作用是本研究的重点之一。通过分析微生物群落的变化，研究人员发现CS的补充能够显著影响瘤胃中细菌和真菌的组成，进而调节宿主的代谢功能。例如，某些细菌类群的增加可能有助于提高能量代谢效率，而真菌的改变则可能影响VFA的生成和利用，从而影响羊只的抗氧化能力和免疫功能。

此外，研究还发现，CS的补充能够通过调节微生物代谢路径，间接影响宿主的生理状态。例如，增加的异戊酸可能与蛋白质代谢有关，从而影响血清总蛋白含量。同时，真菌的改变可能通过调节VFA的组成，进一步影响羊只的抗氧化能力。这些微生物与宿主之间的相互作用，为理解CS在促进动物健康方面的机制提供了新的视角。

### 研究意义与未来方向

本研究的结果不仅为FNH在反刍动物生产中的应用提供了理论支持，还为改善草场资源利用和促进畜牧业可持续发展提供了新的思路。通过将CS作为天然添加剂，可以有效缓解优质牧草供应不足的问题，同时提升羊只的健康状况和生产性能。

然而，当前的研究仍存在一定的局限性。例如，尚未明确CS中具体哪些次生代谢产物在调节瘤胃微生物和宿主代谢中起主要作用。此外，不同剂量CS补充对瘤胃微生物功能基因的影响机制仍需进一步探索。因此，未来的研究可以结合宏基因组学技术，深入分析CS中次生代谢产物与微生物功能基因之间的相互作用，从而更全面地揭示其在促进动物健康和提高生产性能方面的潜力。

总之，本研究通过系统分析CS补充对放牧绵羊的影响，不仅验证了其作为功能性原生牧草的潜力，还为畜牧业的饲料优化和健康养殖提供了重要的科学依据。随着对FNH研究的不断深入，未来的畜牧业可能会更加重视这些天然资源的开发与利用，以实现可持续发展和生态友好型生产模式。