性别诱导的瘤胃微生物群落与代谢谱改变对羔羊体重的调控机制研究

本研究针对性别差异如何通过调控瘤胃微生物群落与代谢谱影响羔羊体重这一关键问题，通过多组学分析揭示了雄性羔羊瘤胃中氨基酸代谢通路的富集与生长优势的关联。研究人员比较了180只同源同饲的湖羊（90雄/90雌），发现雄性个体瘤胃中Succiniclasticum等菌属丰度显著提升，伴随1,3-丙磺酸内酯等代谢标志物上调，这些变化通过增强能量利用效率促进体重增长。该成果为通过靶向调控瘤胃微生态提升反刍动物生产性能提供了理论依据，发表于《BMC Microbiology》。

　　

在反刍动物生产中，羔羊生长性能的性别差异一直是困扰育种工作者的重要问题。雄性羔羊通常表现出更快的增重速度，但其背后的生物学机制尚未完全阐明。作为反刍动物特有的"第二基因组"，瘤胃微生物群落与宿主之间存在复杂的互作关系，通过发酵植物饲料产生挥发性脂肪酸(VFAs)等代谢物为宿主提供高达70%的能量需求。近年来，微生物组-代谢组关联研究为解析宿主表型差异提供了新视角，但性别因素如何通过调控瘤胃微生态影响羔羊生长的研究仍属空白。

江西省农业科学院畜牧兽医研究所的Wang Haibo团队在《BMC Microbiology》发表了突破性研究成果。该研究选取180只遗传背景一致的湖羊（90雄/90雌），在相同饲养条件下培育至6月龄，系统比较了生长指标、血清参数、瘤胃发酵特性、微生物群落结构和代谢谱差异。通过整合16S rRNA基因测序、气相色谱(GC-7890B)检测VFAs、超高效液相色谱-高分辨质谱(UHPLC-QTOF/MS)代谢组学等技术，结合PICRUSt2功能预测和Mantel检验等生物信息学方法，揭示了性别特异性微生物-代谢网络对羔羊生长的调控机制。

生长性能与血清指标分析
雄性羔羊在180日龄时体重(31.94±0.42 kg)显著高于雌性(28.12±0.45 kg)，同时血清生长激素(GH)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)和胃饥饿素水平显著提升。值得注意的是，谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性增强，提示雄性个体存在更活跃的氨基酸代谢过程。

瘤胃发酵参数差异
雄性羔羊瘤胃pH值(7.48)显著高于雌性(7.21)，总挥发性脂肪酸(TVFAs)浓度(26.63 mmol/L)却显著降低。关键变化体现在乙酸/丙酸比(AA/PA)从5.44降至4.03，同时纤维素降解酶(木聚糖酶、淀粉酶)活性显著增强，表明雄性个体对饲料能量的利用效率更高。

微生物群落特征
α多样性分析显示雄性羔羊瘤胃微生物丰富度(ACE/Chao1指数)显著提升。在门水平上，雄性个体瘤胃中厚壁菌门(Firmicutes)占比增至57.05%，而拟杆菌门(Bacteroidota)减少，这种F/B比值的升高与能量捕获效率提升相关。属水平分析发现Succiniclasticum、NK4A214_group和Butyrivibrio等丙酸产生菌显著富集，而纤维降解菌Prevotella丰度降低。ROC曲线鉴定出Lachnospiraceae_UCG_008(AUC=0.836)等7个与体重正相关的微生物标记物。

代谢谱调控网络
代谢组学检测到1833种差异代谢物，雄性羔羊中1,3-丙磺酸内酯(neg_15079)等氨基酸代谢物显著上调，主要富集于甘氨酸-丝氨酸代谢和酪氨酸代谢通路；而雌性个体中还原型核黄素(pos_2999)等脂质代谢物占优势。Mantel检验揭示瘤胃微生物与代谢模块存在显著关联，特别是厚壁菌门与MEblue模块(CC=0.249)的强相关性。

宿主表型关联机制
通过构建微生物-代谢物-表型关联网络，研究发现雄性羔羊中上调的微生物标记物(Lachnospiraceae_UCG_008等)与4-香豆酸(neg_5752)等代谢物呈正相关，这些代谢物通过激活AMPK-PGC1α信号通路促进能量代谢。相反，雌性羔羊富集的Anaeroplasma菌与花生四烯酸代谢物正相关，后者可能通过抑制生长激素信号影响发育。

该研究首次系统阐明了性别因素通过重塑瘤胃微生物-代谢网络调控羔羊生长的分子机制。雄性个体通过富集Succiniclasticum等丙酸产生菌，优化氨基酸代谢流，提高饲料能量转化效率；而雌性个体则倾向于脂质代谢途径，这为解释反刍动物生长性状的性别二态性提供了理论依据。研究成果不仅为湖羊精准育种提供了微生物标记物，也为通过微生态干预策略改善反刍动物生产性能开辟了新途径。未来研究可进一步验证关键微生物标记物的因果作用，并开发性别特异性的饲养管理方案。