牛、羊等反芻家畜可為人們提供優(yōu)質(zhì)牛羊肉和奶類，是可滿足人民群眾日益多元化食物消費需求的優(yōu)質(zhì)蛋白來源。牛羊生產(chǎn)面臨著飼草料供需失衡和飼料效率低等瓶頸，嚴(yán)重阻礙了高質(zhì)量草食畜牧業(yè)的發(fā)展。膳食纖維作為反芻動物的主要營養(yǎng)來源，其利用效率直接影響動物的生長性能和健康狀況。然而，不同纖維類型在反芻動物消化道的動態(tài)利用過程尚不明晰，尤其是消化道微生物在此過程中扮演的角色仍缺乏系統(tǒng)研究。
近日，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心譚支良研究員團隊針對提高纖維利用率的現(xiàn)實需求，基于微生物分解纖維的速率差異，以山羊為試驗動物，構(gòu)建了快速發(fā)酵型纖維（FF組，纖維素16.6%、半纖維素10.1%、果膠3.4%）和慢速發(fā)酵型纖維（SF組，纖維素22.8%、半纖維素13.7%、果膠1.3%）模型，構(gòu)建了“纖維解聚→糖酵解→短鏈脂肪酸生成”級聯(lián)代謝圖譜。研究發(fā)現(xiàn) SF組顯著富集了瘤胃和盲腸中的纖維素降解菌Fibrobacter和Ruminococcus，而 FF組富集了果膠降解菌Prevotella，并通過提高果膠酶（PL1、GH28、CE8）的基因豐度提升動物生長性能。與此同時，慢速發(fā)酵型纖維可通過增強維生素B12 介導(dǎo)的瘤胃微生物纖維級聯(lián)代謝提升生長羊纖維利用效率。
相關(guān)成果以Dietary selection of distinct gastrointestinal microorganisms drives fiber utilization dynamics in goats為題發(fā)表于Microbiome（一區(qū)Top，IF=13.8）雜志上。此研究從全消化道的角度解析了哪些微生物、酶和途徑參與了不同纖維組分利用的動態(tài)過程，可為靶向消化道微生物提升反芻動物纖維利用效率提供理論依據(jù)。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金、湖南省科技創(chuàng)新計劃和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等項目的聯(lián)合資助，亞熱帶生態(tài)所畢業(yè)生張小麗為本論文第一作者，焦金真副研究員為論文通訊作者。
山羊消化道微生物纖維代謝圖譜