饮食调控对谷物喂养与草饲肉牛肠道病毒组的影响：比较宏基因组学研究揭示病毒组特征与增重关联

本研究针对谷物喂养与草饲肉牛肠道病毒组差异这一科学问题，通过宏基因组测序技术比较分析了两种喂养方式下肉牛粪便病毒组特征。研究发现谷物喂养组Bamfordvirae病毒显著富集，而草饲组Heunggongvirae病毒和Podoviridae噬菌体更丰富，揭示了饮食对肠道病毒组的塑造作用及其与肉牛增重的潜在关联，为优化畜牧生产提供了新视角。

　　

在追求优质牛肉生产的现代农业中，谷物喂养与草饲作为两种主流饲养方式长期存在争议。谷物喂养能加速肉牛增重，而草饲牛肉则富含ω-3脂肪酸和共轭亚油酸(CLA)等健康成分。这种差异背后，隐藏着一个关键科学问题：肠道微生物组如何响应不同饮食结构并影响宿主代谢？近年研究发现，作为肠道微生物组"暗物质"的病毒组，特别是占主导地位的噬菌体，通过调控细菌群落深刻影响着宿主的生理功能。然而，关于饮食如何塑造肉牛肠道病毒组及其与生产性状的关联，科学认知仍存在巨大空白。

美国农业部农业研究局的Yujie Zhang等研究者在《Microbiome》发表的研究，首次系统比较了谷物喂养与草饲安格斯肉牛的粪便病毒组特征。研究选取12头安格斯肉牛（各6头分别采用谷物和草饲），通过体重监测发现谷物喂养组在断奶56天后增重显著高于草饲组。研究人员采用病毒颗粒富集、全基因组扩增和Illumina测序技术，结合DeepVirFinder病毒预测和KofamKOALA功能注释等生物信息学方法，揭示了两种喂养体系下病毒组的组成差异和功能特征。

动物采样与性能信息显示，谷物喂养组在断奶56天后的体重增长显著高于草饲组，证实了不同饲养方式对肉牛生长性能的显著影响。

粪便病毒群落受饮食影响的研究发现，谷物组和草饲组分别鉴定出795和1266条病毒序列，其中已知病毒占比分别为54.3%和26.3%。病毒分类显示，有尾病毒目(Caudovirales)噬菌体在两组中均占主导，其次是Cremeviriles和Petitvirales目。草饲组检测到16个病毒科，显著多于谷物组的13个科。

差异丰度分析表明，Varidnaviria界的Bamfordvirae在谷物组显著富集，而Duplodnaviria界的Heunggongvirae在草饲组更丰富。草饲组中，有尾病毒目和短尾噬菌体科(Podoviridae)的丰度显著高于谷物组。

病毒编码功能基因分析发现，两组病毒组均携带参与代谢和遗传信息处理的功能基因。谷物组病毒特有抗肿瘤药物耐药性和碳水化合物代谢相关基因，而草饲组病毒则携带免疫疾病和脂质代谢相关基因。

这项研究首次系统揭示了饮食对肉牛肠道病毒组的塑造作用：谷物喂养促进Bamfordvirae病毒（包括巨型病毒Mimiviridae和Poxviridae）的增殖，可能通过调控真核微生物群落影响饲料效率；而草饲组富集的Podoviridae噬菌体可能通过控制大肠杆菌等病原菌维持肠道健康。研究提出的"饮食-病毒组-细菌组-宿主表型"互作框架，为理解不同饲养方式影响肉牛生产的机制提供了新视角，也为通过调控肠道病毒组优化畜牧生产提供了理论依据。未来研究可进一步解析特定病毒与细菌宿主的互作关系，以及病毒辅助代谢基因(AMG)在宿主代谢中的具体作用机制。

该研究的创新性在于：首次采用宏基因组学方法系统比较不同饲养方式下肉牛肠道病毒组特征；发现病毒组组成差异与肉牛增重表型存在关联；揭示了巨型病毒在谷物喂养肉牛肠道中的潜在作用。这些发现不仅对畜牧业生产具有指导意义，也为肠道病毒组研究提供了重要案例。