通过对16S rRNA、18S rRNA和mcrA的多域元分类分析，发现商业荷斯坦奶牛的瘤胃微生物群落发生了与妊娠次数相关的重塑现象

《BMC Microbiology》：Multidomain metataxonomic profiling of 16 S rRNA, 18 S rRNA and mcrA reveal rumen microbiota remodelling linked to parity in commercial Holstein dairy cows

　　

摘要

背景

尽管产次会影响奶牛的生理情况、饲料摄入量、生产性能和甲烷排放量，但关于其在商业化养殖管理下对瘤胃微生物共生体系影响的了解仍然有限。产次会改变瘤胃微生物的组成和功能，进而对荷斯坦奶牛的生产参数产生可测量的影响。本研究通过多标记元分类方法对初产（P1）和三产（P3）奶牛的瘤胃液进行了分析，使用了全长和长读长16 S rRNA（V1-V9）来检测细菌，短读长18 S rRNA（V4）来检测真核生物，以及短读长mcrA基因测序来检测产甲烷菌。

结果

与初产奶牛相比，三产奶牛的产奶量和个体细胞计数（ICCC）显著增加。差异丰度分析表明，三产奶牛的微生物群落发生了重组：厚壁菌门相关类群（Kandleria、UBA1067（Kiritimatiellia）和UBA3789（杆菌）有所富集，而分解纤维的Ruminococcus flavefaciens数量减少了61%，Selenomonas ruminantium的数量增加了3倍以上。真核生物分析显示，纤毛虫群落发生了显著变化：初产时以未分类的Trichostomatia为主，而三产时几乎完全被Charonina属取代。通过mcrA基因测序发现，三产奶牛的产甲烷菌丰富度较低（P值=0.04），且微生物群落从以氢营养型Methanobrevibacter为主转向了甲基营养型谱系（Methanosphaera）。对瘤胃微生物组的代谢途径分析表明，三产奶牛微生物中与碳水化合物发酵、丙酸和琥珀酸代谢以及氨基酸代谢相关的功能更加丰富，而初产奶牛则在与甲烷生成相关的途径、生物膜形成和细菌分泌系统方面有更明显的富集。

结论

研究结果表明，在商业化养殖条件下，产次与荷斯坦奶牛瘤胃微生物组及其代谢功能的显著变化有关。多产奶牛的瘤胃微生物群更加专业化且代谢效率更高，其特征是二级发酵细菌群落（如Charonina属纤毛虫）的富集以及向甲基营养型产甲烷菌（Methanosphaera）的转变。这些组成和功能变化伴随着产奶量的显著提高。这项体内实验增进了我们对不同产次下微生物组相关代谢适应性的理解，并强调了在制定针对瘤胃的营养管理和甲烷减排策略时应考虑产次因素的重要性。

图形摘要