瘤胃微生物群、预测代谢途径和发酵参数在牛和山羊中表现出生产系统特异性关联

《Microorganisms》：Rumen Microbiota, Predicted Metabolic Pathways, and Fermentation Parameters Exhibit Production-System-Specific Associations in Cattle and Goats

　　

摘要

不同反刍动物物种间瘤胃微生物及其代谢途径的具体差异、独特特征和功能联系仍知之甚少。为了调查这些跨物种关系，16 头荷斯坦奶牛、28 头西门塔尔杂交牛和 15 只波尔山羊在标准化条件下饲养了 97 天。使用 16S rRNA 基因测序和 PICRUSt 评估了瘤胃微生物组成和功能。结果揭示了独特的、宿主特异性的微生物架构。荷斯坦奶牛整体富集了变形菌门和 ABC 转运蛋白途径。值得注意的是，它们的微生态系统主要由Succinivibrionaceae_UCG-001菌群类型主导，经计算这与用于牛奶生产的丙酸合成相关，并预测可能有助于改变甲烷代谢。相比之下，西门塔尔牛的特征是Succinivibrionaceae_UCG-002和经计算上调的糖酵解/糖异生途径，这与用于能量沉积的挥发性脂肪酸转化相关。此外，波尔山羊拥有独特的纤维适应型生态系统，专门富集了norank_f_Bacteroidales_BS11_gut_group和Lachnospiraceae_ND3007_group，与丁酸产生相关，并维持经典的乙酸型发酵谱，同时基于功能分析显示出升高的预测甲烷产生基因组潜力。本研究证明，瘤胃微生物、代谢途径和发酵参数形成了一个高度协调的网络，该网络由宿主系统发育、能量分配和特定饮食塑造，为靶向微生物组修饰以改善动物健康和饲料利用率提供了理论基础。