科研進(jìn)展
綿羊腸道微生物調控寒冷適應能力研究獲新進(jìn)展
隨著(zhù)全球氣候變化加劇，極端低溫天氣頻發(fā)，畜牧業(yè)面臨嚴峻考驗。寒冷應激不僅導致牲畜生長(cháng)緩慢、免疫力下降，還可能引發(fā)疾病甚至死亡。如何提升牲畜的抗寒能力，成為保障畜牧業(yè)可持續發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。
近期，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院畜牧團隊聯(lián)合山東省農業(yè)科學(xué)院、黃三角生物遺傳與分子精準育種實(shí)驗室和黃河口生物精準營(yíng)養研發(fā)中心，以呼倫貝爾羊（耐寒型）與湖羊（低溫敏感型）為研究對象，通過(guò)構建綿羊冷慢性應激模型，結合限飼控制，系統解析了盲腸微生物群落、代謝產(chǎn)物及宿主轉錄組的協(xié)同響應機制。
研究發(fā)現，微生物代謝“分工”差異決定兩種綿羊抗寒能力的不同。呼倫貝爾羊為丙酸+丁酸雙驅動(dòng)，高效節能。盲腸微生物多樣性顯著(zhù)改變，產(chǎn)丙酸的普雷沃菌和產(chǎn)丁酸的羅斯氏菌豐度增加，甲烷菌減少，促進(jìn)能量高效利用。丙酸作為葡萄糖前體，通過(guò)肝臟糖異生為全身供能，丁酸則強化腸道屏障功能并激活免疫應答，其濃度顯著(zhù)高于湖羊。免疫指標分泌型IgA水平上升，炎癥因子調控更精準，能量消耗減少，平均日增重未受低溫影響。湖羊則為乙酸代謝+組織產(chǎn)熱，代價(jià)更高。微生物群變化較小，乙酸濃度顯著(zhù)增加，需依賴(lài)組織產(chǎn)熱維持體溫，導致能量損耗較大。促炎因子IL-1β升高，抗炎因子IL-10僅小幅上升，免疫平衡壓力大，平均日增重顯著(zhù)下降。
該研究揭示了湖羊依賴(lài)微生物-宿主互作增強產(chǎn)熱，而呼倫貝爾羊通過(guò)微生物功能重塑實(shí)現“節能型”適應的不同響應機制，這為家畜環(huán)境適應性研究提供了新模式。該成果不僅為抗寒育種提供分子標記，也為開(kāi)發(fā)“微生態(tài)抗寒制劑”奠定理論基礎，助力畜牧業(yè)應對氣候挑戰。
研究團隊下一步研究將擴大樣本規模，驗證丙酸、丁酸及其產(chǎn)生菌在綿羊抗寒中的因果關(guān)系，并探索通過(guò)飼料添加劑或菌群移植定向優(yōu)化綿羊腸道微生態(tài)的方法。
研究成果以Enhanced propionate and butyrate metabolism in cecal microbiota contributes to cold-stress adaptation in sheep為題，發(fā)表于微生物學(xué)國際權威期刊Microbiome。西北研究院博士生程新東為論文第一作者，楊果研究員為通訊作者。該研究獲中國科學(xué)院A類(lèi)戰略性先導科技專(zhuān)項、甘肅省科技重大專(zhuān)項等項目資助。
湖羊和呼倫貝爾羊盲腸微生物代謝對冷應激的不同響應機制
