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为探究季节放牧与舍饲如何通过瘤胃微生物组和代谢物网络影响牦牛肉质,研究人员结合 eDNA 宏基因组学与代谢组学,分析不同饲养策略对 WBSF 等肉质参数的作用。发现暖季牧草促进 n-3 PUFA 保留,舍饲提高 Bacillota 丰度及 IMF 等,冷季放牧增加纤维降解菌但降低肉质指标,为优化饲养提供依据。
在青藏高原独特的生态系统中,牦牛作为标志性物种,需应对极端寒冷和牧草营养质量的显著季节性变化。暖季牧草富含可发酵碳水化合物、粗蛋白、n-3 多不饱和脂肪酸(n-3 PUFA)等,能提升放牧牲畜肌肉中 n-3 PUFA 的保留量,改善肌肉抗氧化稳定性;而冷季牧草高纤维和木质素含量限制了牦牛的营养获取,导致冷季放牧牦牛生产力和肉质下降。尽管舍饲牦牛因高能日粮肉质更嫩、脂肪沉积更多,但这可能削弱天然牧草中活性植物物质在优化肉色、质地和脂肪酸谱方面的作用。然而,在天然放牧区复杂植被背景下,放牧牦牛的选择性饮食摄入、饮食代谢物与瘤胃微生物组之间的相互作用机制,尤其是它们如何调节肉质指标,目前研究仍存在显著空白。
为填补这一空白,甘肃农业大学的研究人员开展了 “Multi-omics evaluation of feeding strategies on yak meat quality: insights from eDNA, metagenomics, and metabolomics” 的研究,相关成果发表在《Food Bioscience》。该研究旨在通过系统解析高寒草甸四季(暖季与冷季)牧草产量和养分动态、牦牛如何适应觅食策略以靶向具有季节特异性营养特征的植物,以及瘤胃微生物组 - 代谢物相互作用如何将这些饮食输入转化为肉质决定因素,建立饲料 - 微生物 - 代谢物轴,揭示微生物适应机制如何连接牧区生态系统与肉质,为优化脆弱高寒环境中的牧场管理和完善 livestock production systems 提供路线图。
研究用到的主要关键技术方法包括 eDNA 宏条形码技术(用于准确确定放牧牦牛的选择性饮食)、宏基因组学和代谢组学(用于评估不同饲养策略对瘤胃微生物组和代谢物网络的影响),实验在甘肃夏河县桑科草原(N 34°52',E 102°04';海拔:3200 m)进行,该区域为高寒草甸,年平均气温 2.6℃,年平均降水量 500 mm,主要集中在 7-9 月。
肉品质特征及脂肪酸和氨基酸
表 1 显示,不同饲养系统下牦牛肉质参数存在显著组间差异。舍饲牦牛组(HY 组)的大理石花纹评分显著高于暖季放牧牦牛组(WY 组)(P<0.05),这与 HY 组肌内脂肪(IMF)和粗蛋白(CP)增加相关,其含量分别比 WY 组高 115.5% 和 6.6%。相比之下,WY 组的 IMF 和 CP 值最低,可能与冷季放牧期间的能量不足有关。
讨论
不同的饲养系统通过重新编程瘤胃微生物组的代谢,显著影响牦牛的肉质特征,在肌内脂肪(IMF)、Warner-Bratzler 剪切力(WBSF)和肉色等指标的变化中尤为明显。舍饲牦牛由于高能日粮导致瘤胃中芽孢杆菌门(Bacillota)丰度显著增加,通过乙酸代谢增强肌内脂肪细胞的分化,从而提高了肌内脂肪(IMF)和大理石花纹水平。暖季牧草富含 n-3 PUFA,可抑制瘤胃氢化作用,从而提高牦牛肉中的 n-3 PUFA 含量。冷季放牧牦牛摄入较高比例的豆科和毛茛科植物,高纤维饮食增加了普雷沃氏菌属(Prevotella)和纤维杆菌属(Fibrobacter)的丰度,这些菌属通过增强丙酸生成和脂肪酸分解代谢来缓解冷应激,但这种饮食模式导致关键肉质指标下降。
结论
本研究表明,不同系统下的饲养日粮通过调节牦牛的瘤胃微生物组和代谢物谱,显著影响肉质。冷季放牧增加了纤维降解菌(Prevotella和Fibrobacter)的丰度,这些菌属增强丙酸代谢以缓解冷应激,但会降低肌内脂肪(IMF)等肉质指标。富含 n-3 PUFA 的暖季牧草抑制瘤胃氢化作用,从而提高牦牛肉中的 n-3 PUFA 含量。该研究揭示了牦牛瘤胃微生物组在不同饲养系统下采用不同的适应策略,进而对肉质产生不同影响,为优化高寒牧区的放牧管理和提高牦牛肉品质提供了理论依据。