「学习笔记」王佳堃教授：幼龄反刍动物消化道微生物演替与健康-广东利泰法谱氨基酸多少线
时间：2025-11-28 02:55:04 浏览量：0
2021年12月25日，由中国畜牧兽医学会动物营养学分会系统动物营养专业委员会主办，河南农业大学、河南省家畜营养调控与生态养殖国际联合实验室、内蒙古神州动物营养发展战略研究所、畜牧人网站承办的“
第十四届全国系统动物营养学发展论坛
”顺利开展。
浙江大学奶业科学研究所
王佳堃教授
受邀分享了“
幼龄反刍动物消化道微生物演替与健康
”的主旨报告。
【讲师简介】
王佳堃：
博士，教授，现任浙江大学动物科技系系主任、奶业科学研究所所长、浙江大学动物分子营养学教育部重点实验室常务副主任、院长助理。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家科技支撑计划和省重大专项等项目25项。在国内外学术刊物发表论文80余篇，其中SCI收录论文50余篇。授权国家发明专利14件、实用新型专利2件。
王教授的报告分为7个部分，包括
研究背景、培育优质后备牛的挑战、幼龄反刍动物消化道微生物发育特点、犊牛消化道微生物与腹泻的关系、可遗传的瘤胃微生物和总结
。下面是畜牧人米粒整理的报告内容。
1、研究背景
2019-2021年中央一号文件指出，我国应加快牛羊产业发展，保障农产品的供应，促进农民持续增收。
生产成本高、资源约束紧是目前制约我国牛羊产业发展的一个重大因素
。过去的几十年，中国的奶牛头数虽然有所提高，但2019年我国奶源自给率仅约占65.60%；中国的饲料进口量却持续攀升。
与国际牧场联盟（IFCN）奶牛奶饲比相比，我国主产省奶饲比显著下降
。因此，国内专家呼吁
优化饲料和饲养技术是突破牛羊产业发展瓶颈的主要路径
。其中的一项重要举措为
提高饲料转化效率、降低营养代谢病的发病率
。具体技术包括：繁殖与育种技术、饲料与营养技术（碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪）及饲养管理技术等。但目前这些研究均集中于成年反刍动物，而对后备牛的关注则较少。
研究发现，犊牛早期ADG（平均日增重）和BW（体重）与其第一个泌乳周期的产奶量、乳蛋白和乳脂肪含量存在显著相关性。犊牛早期营养水平差异还可影响第一个泌乳周期血液代谢产物的浓度，影响其泌乳期的健康状态。因此，
提高头胎牛高峰奶量的关键为培育优质后备牛
。
2、培育优质后备牛的挑战——消化道疾病高发
USDA（美国农业部，2014）报道了不同生长阶段、不同养殖规模下奶牛的死亡率，发现
断奶前犊牛死亡率最高
，且养殖规模越小的农场死亡率越高。进一步分析发现，
约56%的断奶前犊牛死亡原因为腹泻等消化道疾病，约59%的断奶后犊牛死亡原因为呼吸道疾病感染
。
断奶前犊牛高死亡率与其饮食结构的巨变及不健全的消化道免疫功能相关
。出生至断奶，犊牛由进食液态的牛奶转换为固体饲料。第一周时，犊牛瘤胃占总胃重的25%，12周龄时达65%，而成年奶牛为80%。
3、山羊出生至断奶前瘤胃发育与瘤胃微生物发育特点
西北农林大学研究团队收集了山羊出生至断奶前（1-56日龄，25日龄时开始饲喂固态饲料）的6个瘤胃样品，分析瘤胃发育转录组和瘤胃微生物的宏基因组，共发现15个宿主基因模块和20个微生物基因模块。
对宿主和微生物的这些基因模块功能分析发现，两者之间的联系主要包括瘤胃pH稳态、氮代谢和免疫反应
。
进一步研究发现，山羊断奶前瘤胃及其微生物的发育进程不同。两者都可分为免疫和代谢发育两阶段，瘤胃1-14日龄主要为免疫发育阶段，21-56日龄主要为营养代谢发育阶段；而瘤胃微生物群7-28日龄为细菌素合成阶段，42-56日龄则为糖酵解活跃阶段。由此可知，
瘤胃功能转变早于固态饲料的介入和微生物的转换，表明山羊瘤胃发育可能并不依赖于饲料和微生物
。对瘤胃微生物群分析发现，42日龄时微生物多样性显著下降，可能与此时瘤胃合成的两种抗革兰氏阴性菌的蛋白有关。
说明反刍动物对其瘤胃微生物具有选择性
。
那瘤胃微生物对幼龄反刍动物的健康还有没有调控作用呢？刁其玉老师的研究团队发现，
山羊粪便微生物组成可预测其腹泻和健康状态
。国外对小鼠研究发现，
部分消化道微生物对致病菌有定殖抗性
，可降低小鼠对这些致病菌感染风险。因此，微生物还是与动物健康有联系的。
4、犊牛出生至断奶瘤胃微生物发育特点
在前面他人已有的研究成果之上，王教授团队研究了犊牛出生至断奶瘤胃微生物发育特点，以探讨犊牛微生物与其健康之间的联系。试验选择14头荷斯坦新生公犊牛，22日龄时开始补充固态饲料和草料，42日龄时启动程序化断奶至63日龄时完成，在下图中各时间点收集粪便样品。前5日龄补充抗生素饲喂。
试验发现，随着犊牛日龄的增加其粪便微生物多样性也随之增加，且腹泻对其无显著影响。但前9日呈下降趋势，这与已有的部分文献报道相似（自然规律），但也有可能是抗生素停用导致的。对粪便微生物区系相似性分析发现，犊牛消化道微生物演替可分为3个阶段，1-12、15-63、58-78日龄。即下图红色、黄色区域高度相似，
表明犊牛在断奶前（63日龄）消化道微生物已基本成熟
。
对粪便微生物进一步分析发现，随着犊牛日龄的增加，其
消化道微生物的功能也逐渐完善
。由最初的生物膜形成、群体感应和氨基酸代谢，发展到碳代谢，最后出现脂肪酸合成和代谢通路。
5、犊牛消化道微生物与腹泻的关系
上述试验中，
犊牛出现了两次腹泻高峰，分别为9-15（阶段2）和48-68日龄（阶段4），即抗生素停用期和程序化断奶期
。对腹泻粪便样品病原菌检测发现，致病菌主要为大肠杆菌。对阶段2、阶段4腹泻犊牛与非腹泻犊牛粪便微生物分析发现，阶段2两者粪便微生物组成差异不显著，但阶段4则差异显著。
用两种筛选标准对阶段4腹泻与健康犊牛粪便微生物组成进一步分析发现，方法一得到腹泻、健康犊牛粪便差异微生物个数分别为38 ASV和10 ASV，另一种方法得到的数据分别为19 ASV和34 ASV。
将上述两种数据合并分析，得到腹泻、健康犊牛粪便微生物组成的3个模块，M2和M8为腹泻组，M4为健康组（未腹泻）。对各模块微生物组成分析，得到各模块微生物组成不同，
腹泻组主要为拟杆菌科和巴恩斯氏菌科，健康组主要为普雷沃氏菌科和Muribaculaceae菌科
。对M4模块中各ASV的丰度分析得到三种主要的ASV，分别为瘤胃球菌（ASV 151）和Muribaculaceae菌科（ASV 44和ASV 28）。
由于对试验中9-15日龄阶段高腹泻率，而腹泻组与未腹泻组犊牛粪便微生物组成无显著差异的结果耿耿于怀，王老师团队分析可能是个体差异大和采样间隔长（此期犊牛生长发育快，间隔两天取样可能不合适）造成的。于是，王老师团队又开展了另一个不间断取样的试验。试验选用43头荷斯坦新生公犊牛，22日龄时开始补充固态饲料和草料，42日龄时启动程序化断奶至63日龄时完全，在8-18日龄每天收集粪便样品。前5日龄补充抗生素饲喂。
新试验中8-18日龄犊牛腹泻较普遍，几乎不存在未腹泻的犊牛。根据腹泻状态，将这一阶段划分为未腹泻、腹泻、腹泻后（康复）和反复腹泻4个小阶段。由于反复腹泻阶段样品差异性较大，因此后续分析将其排除。
对犊牛腹泻前后微生物区系组成分析，发现各阶段犊牛粪便微生物组成差异显著
。
比较腹泻前、腹泻、腹泻后犊牛粪便微生物组成，发现腹泻粪便中微生物多样性显著高于腹泻前和腹泻后粪便，所以造成了腹泻；而
腹泻后（灰色区域）犊牛粪便微生物多样性显著提高，其与腹泻犊牛粪便微生物（红色）的抗性随之增强，故犊牛得以康复。对腹泻后犊牛粪便微生物组成进一步分析发现，其主要归属于普雷沃氏菌科
。
两次试验结果表明，犊牛早期（抗生素停药期）和后期（断奶期）高腹泻病例中，腹泻前后犊牛粪便微生物组成差异显著，康复后粪便微生物主要为普雷沃氏菌科和Muribaculaceae菌科，说明这两种菌对犊牛腹泻致病菌有一定的定殖抗性
。
6、可遗传的瘤胃微生物
选择128只母湖羊及其179只羊羔，羊羔45日龄时断奶，收集母羊分娩前及分娩后60天瘤胃样品，收集1、45、60日龄羊羔瘤胃样品，记录羊羔出生重和断奶重。结果发现，
母羊瘤胃内微生物是可遗传的，且遗传的微生物占羊羔瘤胃总微生物的41%
。进一步分析发现，
遗传的瘤胃微生物中也存在普雷沃氏菌科和Muribaculaceae菌科。且这两种菌的丰度与羊羔的出生重、断奶重、瘤胃发育状态均呈显著相关性。
7、总结
犊牛、羊羔的试验均证明，
健康反刍动物消化道内普雷沃氏菌科和Muribaculaceae菌科对腹泻致病菌有一定的定殖抗性，是调控幼龄反刍动物肠道健康的靶向菌
，且这两种菌均具备遗传性。
所以，对幼龄反刍动物肠道健康的调控，既可以通过饲养管理、营养措施直接调控，也可以根据其遗传性通过母仔一体化方式调控
。
编者注：守护犊牛和羔羊腹泻，推荐 肠利泰
（文/ 畜牧人 米粒）
#湖羊#
#牛#
#系统动物营养#
#反刍动物#
相关阅读推荐：
1、
「学习笔记」卢德勋研究员：论动物自我防御功能的系统观及其实践应用
2、
「学习笔记」冯定远教授：平衡日粮理念的系统观与应用
3、
「学习笔记」胡红莲研究员：瘤胃酸中毒对反刍动物胃肠道屏障的影响
4、
「学习笔记」王梦芝教授：昼夜节律调控上皮VFA吸收代谢及细胞损伤机制探索