反刍动物消化道微生物功能及营养调控

获 奖 者：毛胜勇 朱伟云 刘军花 成艳芬 金巍 杨承剑

获奖单位：南京农业大学

成果简介：

营养物质高效转化利用、优质畜产品生产及养殖环境污染等是我国反刍动物生产中亟待解决的实际问题，而这些问题的关键核心是消化道微生物功能和健康。围绕核心关键问题，在国家自然科学基金项目和国家重大基础计划项目子课题等的连续资助下，项目团队应用现代分子生物学技术，结合传统动物实验技术手段，在反刍动物消化道微生物组成与功能、消化道微生物稳态失衡及其发生机制等研究领域取得突破，在反刍动物消化道微生物与代谢、消化道微生物的营养调控等方面取得了系列进展，为反刍动物饲料高效转化、优质畜产品生产和降低养殖环境污染奠定理论基础。主要在以下方面取得重要成果：

1、首次揭示了反刍家畜代表性动物（荷斯坦奶牛、山羊）全消化道微生物组成及功能；首次建立了反刍家畜全消化道微生物区系空间模式图；发现反刍家畜消化道微生物菌群组成与功能呈三区段化；发现前胃微生物主要参与碳水化合物代谢；小肠微生物主要参与氨基酸代谢；后肠微生物与宿主免疫功能有密切联系。研究结果为深入揭示反刍动物消化道微生物组成和功能提供了基础数据，为通过精准调控消化道微生物来实现饲料高效转化和优质畜产品的生产提供了理论依据。

2、率先揭示了不同品质粗饲料（苜蓿、稻草）在瘤胃内的降解规律与微生物学机制，发现粗蛋白与中性洗涤纤维含量是影响瘤胃内粗饲料降解菌群组成和导致不同品质粗饲料瘤胃消化率存在差异的关键因子，为通过改进日粮配方组成来提高低质粗饲料的饲料转化率提供了理论依据；首次建立了瘤胃内甲烷菌与厌氧真菌的天然组合共培养体系，揭示了瘤胃微生物种间氢转移规律，为反刍动物甲烷减排提供了新理念和营养调控新靶点。

3、率先提出“亚急性瘤胃酸中毒下反刍动物消化道上皮屏障功能受损致消化道内源性LPS移位”的新理念。发现高精料日粮诱发反刍动物全消化道微生物菌群稳态失衡、碳水化合物和氨基酸代谢紊乱、消化道上皮屏障受损，发现消化道微生物稳态失衡是导致消化道健康受损和生产性能降低的主要因素，研究结果为通过营养策略改善消化道健康，进而提高畜产品品质提供了新思路和新靶点。

4、基于上述发现，提出基于通过调控消化道微生物途径实现消化道健康和甲烷减排的新营养策略，发现糖苷酶抑制剂通过控制瘤胃发酵速率和重塑瘤胃菌群结构途径稳定瘤胃pH和控制LPS生成，发现延胡索酸电子受体可通过氢利用途径实现瘤胃甲烷减排，为瘤胃功能的定向调控提供理论依据，对提高反刍动物生产性能具有实际指导价值。

上述研究结果为阐明消化道菌群对反刍动物生产和胃肠道健康影响提供了重要理论依据，为反刍动物饲料高效利用及甲烷控制提供新靶点和新策略，为反刍动物的健康、高效及绿色养殖提供了科学依据。本项目8篇SCI代表性论文被SCI他引291次，其中7篇发表在SCI收录的Q1区刊物，2篇入选ESI高被引论文。项目组成功主办第四届和第六届“消化道分子微生态国际研讨会”，申报并获批国家“动物消化道营养国际联合研究中心”。