蛋鸭壳强度差异的表型-盲肠微生物组-血清代谢组关联机制研究

为解决蛋壳质量对家禽产业的经济影响问题，研究人员针对产蛋鸭开展壳强度差异的表型-微生物组-代谢组关联研究。通过比较HEG（高壳强度组）和LEG（低壳强度组）发现，HEG组蛋壳厚度增加21%-51%，壳断裂强度提升140%，血清SOD、CAT活性显著升高（P<0.01），且盲肠微生物中Firmicutes_A和Prevotella丰度差异显著。代谢组揭示198个差异代谢物富集于碳代谢和矿物质吸收通路，为蛋壳品质调控提供新靶点。

　　

蛋壳质量直接关系到禽蛋产业的经济效益，全球每年因蛋壳破损导致的损失高达数十亿元。中国作为世界最大的蛋鸭生产国，年产鸭蛋超过300万吨，但关于蛋鸭壳强度差异的机制研究仍存在空白。传统研究多聚焦于老龄家禽的钙流失问题，而处于产蛋高峰期的蛋鸭个体间壳强度差异的生物学基础尚未阐明。

浙江省农业科学院动物营养与饲料研究所的研究团队在《Poultry Science》发表最新成果，通过对300只50周龄山麻鸭进行表型-微生物组-代谢组整合分析，首次揭示了蛋鸭壳强度差异的多组学调控网络。研究采用连续4周饲喂实验，收集525枚鸭蛋进行品质测定，筛选出高壳强度组（HEG）和低壳强度组（LEG）各12只，运用16S rRNA测序（V3-V4区）、UHPLC-MS/MS代谢组学和血清生化分析等技术，系统比较了两组的表型特征、盲肠菌群结构和血清代谢谱差异。

蛋品质差异
通过电子测力仪（FGV-10XY）和厚度仪（ECHOMETER1061）检测发现，HEG组蛋壳尖部、中部和钝端厚度较LEG组显著增加42-51%（P<0.01），壳断裂强度提升2.4倍（6.19 vs 2.58 kgf）。值得注意的是，两组在体重、蛋重等基础指标无显著差异，提示壳强度差异具有特异性。

血清抗氧化特征
自动化生化分析仪（HATICHI 7180）检测显示，HEG组血清超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别较LEG组提高13%和16%（P<0.01），总抗氧化能力（T-AOC）提升13%（P<0.05），而脂质过氧化产物丙二醛（MDA）降低14%。这表明高壳强度个体具有更强的氧化应激抵抗能力。

微生物组结构
基于QIIME2的16S分析发现，HEG组Chao1和Faith_pd指数显著升高（P<0.05），菌群复杂性更高。在门水平上，HEG组Firmicutes_A（28.97% vs 26.03%）和Desulfobacterota_I丰度显著增加（P<0.05）；属水平上，产丁酸盐的Phocaeicola_A（12.19% vs 8.78%）和产琥珀酸的Prevotella（16.57% vs 8.78%）呈现组间差异。LEfSe分析进一步鉴定出HEG组富集的Veillonellales等11个分类单元（LDA>3）。

代谢组学发现
UHPLC-MS/MS检测到1099种代谢物，其中329个存在组间差异（P<0.05）。KEGG分析显示，α-酮戊二酸（α-KG）、L-谷氨酰胺等6个代谢物富集于碳代谢通路，磷酸等3个代谢物与矿物质吸收相关。值得注意的是，HEG组三羧酸循环中间体琥珀酸含量显著升高，而L-丝氨酸与茶碱呈强正相关（r>0.8）。

多组学关联
Mantel检验揭示，Firmicutes_A与血清SOD活性（r=0.62）、壳尖部厚度（r=0.58）显著相关，而Prevotella与碳代谢通路代谢物呈共变关系。研究提出"菌群-代谢物-表型"调控轴：Firmicutes_A通过产生丁酸增强肠道屏障，促进钙吸收；Prevotella驱动的琥珀酸代谢可能通过影响α-KGDH活性调节碳酸钙沉积。

该研究首次构建了蛋鸭壳强度差异的多组学调控网络，发现肠道菌群结构改变可通过代谢重编程影响宿主抗氧化能力和矿物质利用效率。这不仅为蛋鸭育种提供了Firmicutes_A/Prevotella等微生物标记物，α-KG和L-谷氨酰胺等代谢物也可作为营养调控靶点。研究提出的菌群-代谢-表型关联模型，为通过微生态制剂改善蛋壳质量提供了理论依据，对减少禽蛋产业经济损失具有重要实践价值。