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本研究以湖羊、藏羊及杂交羊为对象,利用 16S rDNA 测序分析直肠粪便微生物差异,发现不同品种微生物组成有显著差异,鉴定出父母代生物标志物,其可能通过脂质代谢影响生长性状,揭示杂交后代微生物继承规律。
研究背景与目的
随着肉类需求增加,高蛋白低脂肪的羔羊肉备受青睐,肉羊产业依赖品种培育与杂交。杂交优势(heterosis)可提升生产性能,而肠道作为重要的消化免疫器官,其微生物(如厚壁菌门 Firmicutes、拟杆菌门 Bacteroidetes)受遗传背景等因素影响,可能通过代谢途径调控宿主生长。本研究以湖羊、藏羊及其杂交羊为对象,利用 16S rDNA 测序技术,分析直肠粪便微生物组成差异,探究其与生长性状的关联,验证杂交后代微生物继承假说。
材料与方法
试验选取 6 月龄体重相近的湖羊、藏羊及杂交羊公羊各 8 只,统一饲养至 9 月龄。期间每月测定体重、体尺,收集粪便与血液样本。粪便样本经处理后进行 16S V3-V4 区扩增、Illumina NovaSeq 测序,利用 QIIME2 等软件分析微生物多样性(α、β 多样性)、组成(门、属水平)及功能(KEGG、MetaCyc 数据库),并通过 LEfSe 筛选生物标志物,结合线性拟合、相关性分析探讨微生物与生长性状的关系。
结果
生长性状与血液指标
6 月龄时各组体重无显著差异,8 月龄湖羊与藏羊体重差异显著(P<0.05),9 月龄藏羊和杂交羊体重显著高于湖羊(P<0.05)。藏羊体高显著高于湖羊(P<0.05),尾宽则相反;杂交羊体尺指标介于两者之间。湖羊饲料转化率(FCR)显著高于藏羊(P<0.05),藏羊与杂交羊平均日增重(ADG)更高(P<0.05)。血液指标显示,藏羊白蛋白、甘油三酯含量显著低于湖羊(P<0.05),杂交羊居中。
粪便微生物多样性与组成
测序获得 1,444,098 条有效标签,聚类得到 9,102 个 ASVs,三组共享 1,816 个 ASVs。β 多样性分析显示,湖羊与藏羊微生物组成差异显著(PERMANOVA,P<0.05),杂交羊介于两者之间。门水平上,三组均以厚壁菌门、拟杆菌门为主,湖羊变形菌门(Proteobacteria)丰度较高,藏羊纤维杆菌门(Fibrobacterota)更丰富。属水平优势菌为拟杆菌属(Bacteroides)、UCG-005、理研菌科 RC9 肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group),湖羊与杂交羊琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)富集,藏羊和杂交羊普雷沃氏菌科 UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)、毛螺菌科 NK4A136 群(Lachnospiraceae_NK4A136_group)等丰度较高。
生物标志物与功能预测
LEfSe 筛选出湖羊与藏羊各 6 个生物标志物,藏羊标志物包括古生菌门(Patescibacteria),湖羊为阴性杆菌属(Negativibacillus)、线粒体(Mitochondria)等。线性拟合显示,属水平生物标志物相对丰度与品种呈显著线性关系(P<0.05),杂交羊标志物丰度介于亲本之间。功能预测表明,湖羊微生物功能富集于氨基酸代谢、脂质代谢,藏羊在异生物质降解、萜类代谢等通路活跃,杂交羊则在能量代谢、碳水化合物代谢途径显著富集。
讨论
杂交羊体重增长优势与杂交优势一致,其饲料效率提升可能与微生物组成有关。藏羊与湖羊的甘油三酯水平差异及尾宽变化,暗示杂交影响脂肪沉积,而微生物通过脂质代谢通路调控这一过程。例如,藏羊的Patescibacteria与体重、ADG 正相关,湖羊的立克次氏体目(Rickettsiales)与尾宽正相关。微生物组成差异受宿主遗传影响,杂交后代微生物丰度呈亲本中间型,印证遗传对肠道菌群的塑造作用,与奶牛瘤胃菌群遗传性研究结果一致。
结论
湖羊、藏羊及其杂交羊的直肠粪便微生物组成存在显著差异,鉴定出的亲本生物标志物通过脂质代谢等途径影响生长性状,杂交羊微生物组成呈现亲本遗传特征。本研究为利用杂交优势优化肉羊生产、解析微生物 - 遗传互作机制提供了科学依据。