基于代谢组学与肠道微生物组学的蛋鸡性成熟期生物标志物鉴定及其调控机制研究

推荐：本研究通过代谢组学和16S rDNA测序技术，解析了海兰灰蛋鸡15周龄(15w)、17周龄(17w)和22周龄(22w)性成熟过渡期的血浆代谢物与盲肠菌群动态变化。鉴定出56个关键代谢标志物（如肉碱、胆碱衍生物）及特征菌群（拟杆菌属、脱硫弧菌属），揭示其通过鞘脂代谢、甘油磷脂代谢等通路与雌激素协同调控性成熟进程，为家禽精准营养调控提供新靶点。

　　

蛋鸡性成熟是影响产蛋性能的关键生理阶段，但关于其代谢调控机制与肠道菌群的互作关系尚不明确。随着现代蛋鸡育种对早熟性状的需求增加，明确性成熟启动的分子标志物具有重要意义。目前研究多聚焦于激素变化，而忽略代谢重编程与微生物组的协同作用。针对这一科学问题，河北农业大学的研究团队在《Poultry Science》发表论文，通过多组学技术系统揭示了蛋鸡性成熟期的动态生物标志物网络。

研究采用超高效液相色谱-质谱联用技术(UHPLC-MS)分析15w、17w和22w海兰灰蛋鸡血浆代谢物，结合16S rDNA扩增子测序解析盲肠菌群结构。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)和受试者工作特征曲线(ROC)筛选关键标志物，并利用PICRUSt2预测菌群功能。

血浆代谢特征
Mfuzz聚类将代谢物分为5个动态模块：C1(22w峰值)富集于不饱和脂肪酸合成，C2(15w峰值)与甘氨酸代谢相关，C3(17w低谷)涉及TCA循环。15w至17w期间，208个差异代谢物显著富集于鞘脂代谢和甘氨酸/丝氨酸代谢通路；17w至22w阶段，183个代谢物在缬氨酸/亮氨酸生物合成通路中活跃。ROC分析鉴定出21个AUC>0.9的标志物如N-棕榈酰牛磺酸(15w-17w)和异亮氨酸-脯氨酸二肽(17w-22w)。

微生物组特征
α多样性显示22w菌群多样性最高(Shannon指数P<0.05)。门水平上拟杆菌门(Bacteroidota)在15w占比83.38%，而22w厚壁菌门(Firmicutes)升至23.78%。LEfSe分析鉴定出阶段性标志菌：15w拟杆菌属(Bacteroides)、17w脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、22w乳杆菌属(Lactobacillus)。功能预测表明菌群主要参与碳水化合物和氨基酸代谢，其中17w菌群的硫代谢相关酶(如硫氧还蛋白还原酶EC:1.8.1.9)显著活跃。

多组学关联
WGCNA显示黑色模块代谢物(含甜菜碱、肉碱)与雌激素水平强相关(r=0.79)。共现网络揭示胆碱与异丙基球菌(AlloPrevotella)正相关，而脱硫弧菌属与异亮氨酸负相关。值得注意的是，17w特征菌脱硫弧菌可能通过提供硫元素参与蛋鸡髓质骨形成所需的硫酸角质素合成。

该研究首次绘制了蛋鸡性成熟期的代谢-菌群互作图谱，阐明胆碱代谢物和脱硫弧菌可作为预测性成熟的生物标志物。从应用角度看，研究结果为通过营养干预（如甲基供体添加剂）调控家禽生产性能提供了理论依据。从机制层面，揭示了微生物硫代谢与宿主骨钙动员的潜在联系，为畜禽生殖生理研究开辟了新视角。未来研究可进一步验证这些标志物在育种实践中的指导价值。