奶牛采食分选行为通过调控瘤胃微生物组和碳水化合物代谢功能影响纤维消化效率

本研究针对奶牛采食分选行为对瘤胃微生物组结构和功能的影响展开深入探究。研究人员通过宏基因组学分析发现，严重分选细颗粒的奶牛(SES组)瘤胃pH值降低，总挥发性脂肪酸(TVFA)和乙酸浓度升高，同时中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)消化率显著下降。研究揭示了Prevotella等淀粉降解菌的富集与纤维降解菌(Fibrobacter等)的减少是导致代谢功能改变的关键，为牧场早期识别和管理采食分选行为提供了重要理论依据。

　　

在现代化奶牛养殖中，精准营养调控面临一个令人头疼的难题——奶牛会像挑食的孩子一样对精心配制的全混合日粮(TMR)进行分选。这种行为导致实际摄入的营养成分与配方设计严重偏离，特别是当奶牛过度挑食细颗粒（富含淀粉）而拒绝粗长纤维时，可能引发一系列代谢问题。南京农业大学反刍动物营养与饲料工程技术研究中心的研究团队在《Animal Microbiome》发表的最新研究，首次系统揭示了采食分选行为如何通过重塑瘤胃微生物生态系统影响奶牛健康和生产性能。

研究人员采用多组学技术结合传统营养学方法，对24头泌乳中期荷斯坦奶牛进行为期28天的试验。通过Penn State颗粒分离器量化分选行为，采集瘤胃液进行pH和VFA检测，并运用宏基因组测序分析微生物组成和功能。关键发现显示：严重分选细颗粒的奶牛(SES组)瘤胃pH显著降低至6.14，TVFA和乙酸浓度分别升高至119.37 mmol/L和79.49 mmol/L，同时NDF和ADF消化率降低约10%。

微生物群落结构的改变
PCoA分析显示SES组瘤胃细菌群落显著区别于SLS组。在门水平上，Bacteroidota相对丰度增加(66.77% vs 59.85%)，而Fibrobacterota减少。属水平上，Prevotella(35.70% vs 32.62%)、Lactobacillus和Bifidobacterium等淀粉降解菌显著富集，Fibrobacter、Ruminococcus等纤维降解菌减少。这种变化与CAZymes分析结果一致：淀粉酶GH13/GH65家族基因上调，纤维素酶GH1/GH3/GH5家族基因下调。

代谢功能的适应性调整
KEGG分析发现SES组碳水化合物代谢通路显著激活，包括：

• 淀粉蔗糖代谢：α-淀粉酶(amyA)基因(K01176)表达上调2.3倍
• 丙酮酸代谢：乳酸脱氢酶(LDH,K00016)和苹果酸酶(mleA,K22212)基因表达增强
• TCA循环：柠檬酸合成酶(CS,K01647)和苹果酸脱氢酶(mdh,K00024)基因表达增加
  相反，戊糖磷酸途径和甲烷代谢相关基因表达受到抑制。

功能基因与表型的关联
Spearman相关性网络分析揭示，Prevotella等菌属与乙酸浓度呈正相关(r>0.6)，与pH值负相关；Fibrobacter等纤维降解菌则显示相反模式。这种微生物-代谢互作最终导致SES组纤维消化率下降，NDF消化率仅为53.01%（SLS组63.03%）。

该研究首次阐明采食分选行为通过"微生物组-代谢功能-消化效率"级联反应影响奶牛生产的分子机制。发现即使提供营养平衡的TMR，个体分选行为的差异仍会导致瘤胃微生物生态系统显著改变，这为牧场精准营养管理提供了新视角。研究提出的早期监测指标（如Prevotella/Fibrobacter比值）和干预靶点（如GH家族酶活性），对预防亚急性瘤胃酸中毒(SARA)和提高饲料转化效率具有重要实践价值。未来研究可进一步探索微生物标记物在个体化饲喂中的应用潜力。