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在畜牧业中，寒冷应激严重影响绵羊生长健康。研究人员针对此，对比呼伦贝尔羊和湖羊的冷适应机制。结果发现，湖羊增强乙酸发酵，呼伦贝尔羊改变微生物多样性和功能。这为提升绵羊抗寒能力提供理论依据。
气候变化下，冬季的严寒成了畜牧业发展路上的 “拦路虎”。在寒冷应激的影响下，家畜们面临着生长缓慢、体重下降、繁殖率降低等诸多难题，还容易患上呼吸道感染、肠道炎症等疾病，这不仅让养殖户们的经济收益大打折扣，也严重阻碍了畜牧业的可持续发展。在这样的困境下，探索家畜应对寒冷应激的适应机制变得尤为重要。而羊作为畜牧业的重要组成部分，不同品种的羊对寒冷环境的适应能力差异明显。比如呼伦贝尔羊生活在寒冷的内蒙古草原，湖羊则适应温暖的太湖流域环境。那么，它们在面对寒冷时，体内究竟发生了什么变化呢？为了揭开这个秘密，中国科学院西北生态环境资源研究院等机构的研究人员展开了深入研究。
研究人员通过模拟寒冷的冬季环境，对呼伦贝尔羊和湖羊进行了对比实验。他们精心挑选了 24 只羊，分为四组，分别在常温（15°C）和低温（ - 20°C）环境下饲养，且每只羊每天都给予 1200g 的统一定量饲料。实验结束后，研究人员对羊的盲肠组织和内容物进行了全面分析。这项研究成果发表在了《Microbiome》杂志上，为理解绵羊冷应激适应机制提供了重要依据。
研究人员运用了多种技术方法。在样本处理方面，采集盲肠样本后，用特定方法测定短链脂肪酸（SCFAs）和细胞因子浓度。通过宏基因组测序分析微生物多样性、组成和功能，RNA 测序研究盲肠组织基因转录表达变化。同时利用多种统计分析方法探究各因素间关系，如用 Spearman 相关性分析、偏最小二乘法路径建模（PLS - PM）等。
下面来看具体的研究结果：
- 冷暴露增强 SCFA 代谢和细胞因子产生：研究发现，冷暴露会促进绵羊盲肠中的 SCFA 代谢。湖羊在冷暴露后，乙酸、丁酸和总 SCFAs 浓度升高；呼伦贝尔羊的丙酸和丁酸浓度增加，总 SCFAs 也有上升趋势，且冷应激下呼伦贝尔羊的丁酸浓度高于湖羊。在细胞因子方面，两种羊在冷应激时 IL - 1β 浓度都增加，呼伦贝尔羊的分泌型 IgA（SIgA）水平上升，湖羊的 TNF - α 浓度下降，IL - 10 水平有上升趋势。
- 盲肠微生物群多样性、组成和功能的变化：宏基因组测序显示，呼伦贝尔羊的微生物 α 多样性显著降低。在微生物组成上，湖羊冷应激后，Lachnospiraceae 科的一些物种丰度增加，Blastocystis sp. subtype 4 等真菌丰度下降；呼伦贝尔羊则是 Treponema bryantii 等细菌丰度上升，部分产甲烷菌丰度下降。功能注释表明，湖羊微生物增强了碳水化合物代谢，呼伦贝尔羊则是氨基酸代谢等增强。微生物网络分析发现，冷暴露后两种羊的网络连接都增多，但湖羊网络脆弱性增加，呼伦贝尔羊网络更稳定，且其微生物群落受环境选择影响更大。
- 冷应激改变盲肠组织基因转录表达：转录组测序表明，冷应激下湖羊和呼伦贝尔羊的盲肠组织基因表达有明显差异。湖羊上调的基因涉及能量代谢、蛋白质合成等途径，如氧化磷酸化、产热等；呼伦贝尔羊则主要上调了免疫相关途径的基因，同时下调了一些能量代谢和疾病相关途径的基因，这可能与它增强丙酸代谢以节省能量有关。
- 多组学和表型关联的综合分析：相关性分析显示，在湖羊和呼伦贝尔羊中，丁酸都处于核心地位，连接着微生物、功能和组织转录。但呼伦贝尔羊的各指标间关系更复杂。PLS - PM 模型表明，温度对两种羊的影响不同，在呼伦贝尔羊中，温度显著影响微生物多样性和转录组，进而影响微生物功能、SCFAs 和细胞因子；在湖羊中，微生物多样性和组成与 SCFAs 存在显著相关性。
研究结论表明，湖羊通过增强乙酸发酵，依靠组织产热来适应寒冷，但这也可能使其面临更大的免疫挑战；呼伦贝尔羊则通过改变微生物多样性和功能，促进丙酸和丁酸代谢，提升能量利用效率，增强免疫反应，从而更好地适应寒冷环境。
这项研究意义重大，它揭示了不同品种绵羊在冷应激下盲肠微生物群、SCFA 代谢和转录反应的差异，为理解家畜冷适应机制提供了新视角。同时，也为提高绵羊在寒冷环境中的养殖效益提供了理论基础，有助于制定更有效的养殖策略，推动畜牧业的可持续发展。不过，研究也指出，虽然发现了微生物变化与冷适应的关联，但两者之间的因果关系还需进一步验证，未来可通过更多实验深入探究。
