揭秘能量饲料纤维水平：对放牧绵羊瘤胃发酵与微生物群落的关键影响及意义

《BMC Microbiology》：Effects of different fiber levels of energy feeds on rumen fermentation and the microbial community structure of grazing sheep

为探究能量饲料纤维水平对反刍动物瘤胃发酵和微生物群落结构的影响，兰州大学研究人员以放牧绵羊为对象展开研究。结果发现不同纤维水平影响瘤胃发酵参数、微生物群落结构及代谢通路。该研究为选择能量饲料、提升放牧家畜生产性能提供参考123。

　　随着全球人口增长，到 2050 年对肉类的需求预计将翻倍。在畜牧生产中，放牧家畜贡献了近一半的畜产品，提高其生产性能至关重要。然而，牧草资源的季节性变化和极端气候限制了放牧系统中家畜的高效生产，能量和氮成为主要限制因素。传统玉米 - 豆粕型饲料价格飙升，成本效益降低，而小麦及麸皮可部分替代玉米以节省饲料成本。瘤胃作为反刍动物消化的关键场所，其微生物群落结构和稳定性对动物健康、生长发育及畜产品产量意义重大。饮食组成和营养结构会影响微生物多样性和丰富度，那么能量饲料的纤维水平对瘤胃发酵和微生物群落有何影响？这一问题亟待解答。
兰州大学的研究人员针对此开展研究，相关成果发表于《BMC Microbiology》。
研究人员主要运用了 16S rDNA 测序技术对瘤胃微生物进行分析，同时利用线性判别分析效应大小（LEfSe）等方法探究微生物群落的差异 。试验在甘肃省张掖市临泽县的兰州大学临泽草地农业试验研究站进行，选取 30 只 6 月龄健康雄性绵羊，随机分为三组，分别为对照组（CON，不补充能量饲料）、低纤维能量饲料组（WS，补充 30% 小麦）和高纤维能量饲料组（WBS，补充 30% 小麦麸）。试验分为预饲期 15 天和正式期 45 天，绵羊在盐碱化人工牧场放牧，并在夜间补饲相应能量饲料141516。
能量饲料纤维水平对绵羊生长性能的影响：补充高、低纤维能量饲料后，放牧绵羊体重显著增加。WS 组和 WBS 组在多个时间段的日增重（BWG）显著高于 CON 组，WS 组在部分时间段的日增重也显著高于 CON 组。
能量饲料纤维水平对绵羊瘤胃发酵参数的影响：与 CON 组相比，WS 组和 WBS 组总挥发性脂肪酸（VFAs）浓度上升，乙酸浓度下降，异丁酸浓度下降，丁酸浓度上升，异戊酸浓度下降，戊酸浓度在 WS 组上升、WBS 组下降，同时两组 pH 值降低456。
能量饲料纤维水平对绵羊瘤胃微生物群落丰度和多样性的影响：通过对瘤胃液样本测序分析，发现 CON 组的 α 多样性指数显著高于 WBS 组和 WS 组，WBS 组的 Chao1 和丰富度指数显著高于 WS 组。主坐标分析（PCoA）显示，各组样本分布相对集中，组间无交叉78。
能量饲料纤维水平对绵羊瘤胃微生物组成和群落结构的影响：在门水平上，WBS 组变形菌门相对丰度显著降低，WS 组蓝细菌门显著下降、放线菌门显著上升。在属水平上，WBS 组 Rikenellaceae_RC9_gut_group 和 Ruminococcaceae_NK4A214_group 相对丰度显著降低，WS 组 Ruminococcaceae_NK4A214_group 和 Ruminococcaceae_UCG - 010 显著降低910。
微生物相互作用及其与发酵参数的相关性分析：通过构建热图分析发现，部分优势菌属与瘤胃发酵参数及体重增长存在显著相关性。同时，低纤维能量饲料促进微生物间的正相关，高纤维能量饲料则增强菌群间的负相关1112。
Tax4Fun 基因功能预测：KEGG 通路分析显示，补充能量饲料组在 “代谢” 相关通路富集，且在一些具体代谢通路如 “蛋白质消化与吸收”“氮代谢” 等方面存在差异13。
研究表明，补充高、低纤维能量饲料降低了放牧绵羊瘤胃液的 pH 值和微生物丰富度与多样性，减少了部分有害微生物的相对丰度，影响了纤维消化细菌的代谢活动，调节了细菌间的相互作用和竞争，增加了 VFAs 含量和代谢相关微生物的相对丰度，丰富了代谢相关通路。该研究为选择合适的能量饲料、优化放牧家畜管理、提高生产性能提供了重要参考，不过要进一步明确纤维水平影响绵羊瘤胃的机制，还需借助转录组学、蛋白质组学和代谢组学等研究方法深入分析317。