2016-12-22
——不同飼喂(wei)方(fang)式影響(xiang)羔(gao)羊瘤胃發育的分子機制
瘤胃(wei)是(shi)反芻(chu)動物特有的(de)(de)(de)消化器官，成(cheng)(cheng)年羊(yang)的(de)(de)(de)瘤胃(wei)相(xiang)對重量占全(quan)胃(wei)的(de)(de)(de)60%左右，它是(shi)宿主(zhu)執行吸收(shou)、代謝功能的(de)(de)(de)重要(yao)組織。有研究(jiu)報道，不同飼(si)(si)喂(wei)方(fang)式會影響(xiang)(xiang)羔(gao)羊(yang)瘤胃(wei)的(de)(de)(de)發育(yu)，以及瘤胃(wei)微(wei)生(sheng)物菌(jun)落(luo)的(de)(de)(de)組成(cheng)(cheng)也會對瘤胃(wei)的(de)(de)(de)發育(yu)造成(cheng)(cheng)影響(xiang)(xiang)。原來(lai)，相(xiang)比純母乳飼(si)(si)喂(wei)方(fang)式，固體開食料可以在瘤胃(wei)微(wei)生(sheng)物的(de)(de)(de)作用下發酵產生(sheng)更多的(de)(de)(de)揮發性脂(zhi)肪酸（VFA），VFA有助(zhu)于(yu)(yu)瘤胃(wei)乳頭的(de)(de)(de)發育(yu)，瘤胃(wei)乳頭的(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)就有助(zhu)于(yu)(yu)新生(sheng)羔(gao)羊(yang)的(de)(de)(de)瘤胃(wei)形態向成(cheng)(cheng)年羊(yang)瘤胃(wei)形態的(de)(de)(de)轉(zhuan)變。那(nei)么，這其中(zhong)的(de)(de)(de)轉(zhuan)錄調控機制是(shi)怎樣的(de)(de)(de)呢(ni)？
為(wei)了揭示不同飼喂(wei)方式影響羔羊瘤胃生長發育(yu)的分(fen)子機制(zhi)，甘肅農業(ye)大學(xue)動物科技學(xue)院王為(wei)民課題組(zu)與派森諾生物合作(zuo)通過轉錄組(zu)測(ce)序（RNA-Seq）和(he)微生物多樣(yang)性測(ce)序技術(16s rRNA- Seq)對(dui)不同飼喂(wei)方式的羔羊瘤胃組(zu)織和(he)瘤胃微生物菌(jun)群進(jin)行了研(yan)究(jiu)。
研(yan)究者選(xuan)擇12只純種雄性湖羊(yang)羔作為(wei)研(yan)究對象，6只從出生(sheng)開始進行純母乳喂養（breast milk- -fed group）,另外6只從出生(sheng)第(di)7天(tian)開始(shi)進(jin)行開食(shi)料喂養（starter feed-fed group），兩組羔羊均生(sheng)長到第(di)42天(tian)時(shi)被宰(zai)殺并(bing)采(cai)樣。根(gen)據瘤(liu)(liu)胃發育的(de)組織形態和瘤(liu)(liu)胃發酵參數(shu)等指標，作者每(mei)組各選3個樣本(ben)進(jin)行轉錄(lu)組測序(xu)；12個樣本(ben)的(de)瘤(liu)(liu)胃內容物(wu)均用于瘤(liu)(liu)胃微生(sheng)物(wu)菌群的(de)研究。
轉(zhuan)錄(lu)組研究結果
對(dui)兩(liang)種(zhong)不(bu)(bu)同(tong)(tong)飼(si)喂方式的(de)(de)羔羊瘤胃(wei)組(zu)(zu)織分別進(jin)(jin)行(xing)轉錄組(zu)(zu)測(ce)序，共(gong)得到225個差(cha)異表(biao)達(da)基因，其(qi)(qi)中上調差(cha)異基因188個，富集(ji)的(de)(de)通(tong)路(lu)主要(yao)集(ji)中在脂(zhi)代謝和碳(tan)水化合物(wu)代謝等羔羊瘤胃(wei)發育過程中的(de)(de)關(guan)鍵代謝通(tong)路(lu)，如HMGCL 和HMGCS2 主要(yao)參與(yu)丁(ding)酸甲酯(zhi)代謝通(tong)路(lu)。差(cha)異基因聚類分析結(jie)果(guo)顯示，兩(liang)組(zu)(zu)不(bu)(bu)同(tong)(tong)飼(si)喂方式的(de)(de)生物(wu)學重復樣本之間進(jin)(jin)行(xing)了(le)很好的(de)(de)聚類，同(tong)(tong)時差(cha)異基因之間也(ye)呈(cheng)現出明顯的(de)(de)表(biao)達(da)模式聚類。為了(le)進(jin)(jin)一步驗證(zheng)不(bu)(bu)同(tong)(tong)飼(si)喂方式導(dao)致的(de)(de)差(cha)異表(biao)達(da)基因，研究者選取了(le)其(qi)(qi)中7個進(jin)(jin)行(xing)驗證(zheng)（ECM2, Serpinb1, KRT4, Cox8c, SLC14A1, HMGCL, and HMGCS2），qPCR驗證(zheng)結(jie)果(guo)也(ye)與(yu)轉錄組(zu)(zu)結(jie)果(guo)具有很好的(de)(de)一致性。
結果說明兩種不同(tong)飼喂(wei)方(fang)式確實會對(dui)羔羊(yang)瘤(liu)(liu)胃(wei)(wei)的生長發育造成影(ying)響，飼喂(wei)開(kai)食料的羔羊(yang)瘤(liu)(liu)胃(wei)(wei)中(zhong)脂(zhi)代謝和碳水(shui)化合物代謝等主要(yao)代謝通路(lu)被激活，代謝產生的酮體對(dui)瘤(liu)(liu)胃(wei)(wei)的生長發育具有重要(yao)作用。
微生物(wu)多樣性研究結果
飲食是影響瘤胃微生物菌群組成的重要因素，對兩種不同飼喂方式的瘤胃內容物進行微生物多樣性檢測，結果發現開食料喂養和純母乳喂養的瘤胃菌群豐度有顯著差異（p-value<0.05）。PCoA分析結果顯示兩組樣本分別聚在一起，表現出各自特有的微生物組成。此外，結果還發現純母乳喂養的瘤胃菌群種類比開食料喂養的瘤胃菌群種類多，但是開食料喂養的羔羊瘤胃中的絕對菌群豐度要比純母乳喂養高很多，微生物活力及發酵能力都較強，如占主要微生物組成的擬桿菌（Bacteroidetes）、厚壁菌（Firmicutes）、普世菌屬（Prevotella）等。
聯合分(fen)析
作(zuo)者進(jin)(jin)(jin)一步(bu)對轉錄組和微(wei)生物(wu)(wu)多(duo)樣性(xing)進(jin)(jin)(jin)行了(le)整合分析：羔羊由于采食(shi)了(le)不同的(de)食(shi)物(wu)(wu)，食(shi)物(wu)(wu)的(de)組成影響了(le)瘤胃(wei)(wei)微(wei)生物(wu)(wu)的(de)組成及(ji)豐度，開食(shi)料喂(wei)養的(de)瘤胃(wei)(wei)內容物(wu)(wu)中的(de)優勢菌群對飼(si)料進(jin)(jin)(jin)行發酵(jiao)作(zuo)用產生揮發性(xing)脂肪酸（VFA），如(ru)丁酸鹽，經瘤胃(wei)(wei)上皮細胞吸(xi)收進(jin)(jin)(jin)入脂肪酸代謝途徑(jing)。由于瘤胃(wei)(wei)上皮吸(xi)收了(le)更多(duo)的(de)VFA, 從而使脂肪酸代謝通(tong)路中與(yu)生酮作(zuo)用密切相關的(de)基因HMGCL 和HMGCS2表達(da)量(liang)增(zeng)加，酮體的(de)增(zeng)多(duo)進(jin)(jin)(jin)而促進(jin)(jin)(jin)瘤胃(wei)(wei)的(de)生長發育。
該研究成果于今日發表在期刊《Scientific Reports》（影響因子5.228），瘤胃組織的轉錄組測序和瘤胃內容物的微生物多樣性檢測由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
原(yuan)文(wen)索引：
Wang W, Chong L, Li F, et al. Effects of early feeding on the host rumen transcriptome and bacterial diversity in lambs[J].Scientific Reports, 2016, 6.
