背景

在幼龄反刍动物中，哺乳期的液体饲料（牛奶或代乳品）主要通过食管沟进入皱胃，导致较少的发酵底物刺激瘤胃。干草和精料补充料是改善犊牛和羔羊生产中瘤胃壁形态发育的主要日粮成分。以前的研究表明，在断奶犊牛中，饲喂精料补充料的瘤胃空重和乳头表面积要比饲喂干草的大，而饲喂干草会增加瘤胃容积。但是，对瘤胃壁的形态和功能发育的分子机制尚不清楚。在分子水平上，先前的研究表明，与饲喂精料补充料相比，饲喂干草加精料补充料会增加犊牛瘤胃上皮中与VFA吸收相关的基因表达。我们最近的研究表明，与饲喂干草相比，饲喂干草加精料补充料会增加与细胞增殖相关的基因表达，同时降低与VFA吸收相关的基因表达。这表明干草和精料补充料可能对断奶前反刍动物的瘤胃形态和功能发育的分子过程具有独特的影响。通过转录组学技术分析，断奶羔羊饲喂干草激活参与能量生成的基因通路，而饲喂干草加精料补充料增强羔羊瘤胃组织中氨基酸和脂肪酸的代谢。这些研究表明，干草或精料补充料饲喂可能会影响瘤胃壁的形态和功能发育中的特定分子和生物学过程。但是，这些研究混合了日龄和日粮因素，因此无法确定这些变化是否主要来自干草或精料补充料的饲喂。此外，目前尚不清楚干草或精料补充料的饲喂如何驱动幼龄反刍动物瘤胃壁的形态和功能发育。

本试验旨在研究不同固体饲料摄入引起的瘤胃壁形态和功能发育的分子机制，并探究饲喂干草或精料补充料后特定的分子和生物学过程。

论文ID

原名：Transcriptomicanalysisrevealsthemolecularmechanismsofrumenwallmorphologicalandfunctionaldevelopmentinducedbydifferentsoliddietintroductioninalambmodel

期刊：JournalofAnimalScienceandBiotechnology

IF：4.

发表时间：/3/10

作者：Da-MingSun

通讯作者：Jun-HuaLiu

通讯作者单位：NanJingAgriculturalUniversity

结果

1.动物的生长性能

如图1所示，与MC组羔羊相比，M组羔羊平均日采食量显著降低，但M和MH组羔羊之间无显着差异。MH组羔羊的平均日增重显著低于MC组羔羊，但M和MH组羔羊之间无显着差异。

图1补饲干草或精料补充料对断奶羔羊平均日采食量（A），平均日增重（B）和体重（C）的影响

2.瘤胃发酵参数和血液参数

补饲苜蓿干草或精料补充料均显著增加了羔羊瘤胃中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和微生物蛋白的浓度，显著降低了氨氮浓度。

表1补饲干草或精料补充料对断奶羔羊瘤胃发酵参数和血液参数的影响

3.瘤胃发育参数

补饲苜蓿干草或精料补充料显著增加了羔羊瘤胃重量、容积、瘤胃乳头面积和瘤胃上皮厚度。

表2补饲干草或精料补充料对断奶羔羊瘤胃重、容积及上皮形态发育的影响

4.瘤胃转录组学

瘤胃组织转录组数据显示，MHvs.M与MCvs.M之间共有的差异基因有个，MHvs.Con中独有差异基因个，MCvs.Con中独有差异基因个。

图2瘤胃组织中基因表达，DEG数量，生物过程富集和主要DEG的PCA分析。a三组中瘤胃组织中基因表达的PCA分析。b在“MHvs.M”和“MCvs.M”之间的瘤胃组织中鉴定出的独特和共有表达基因的数量。c“MHvs.M”和“MCvs.M”中的DEG数。d-f独特和共享DEG的重要生物过程分类。g-i在MH与M中独特的差异表达基因的主要生物学术语中的基因表达。j在“MH与M”和“MC与M”中共享差异表达基因的主要生物学术语中的基因表达。kn基因在MC与M中主要以独特DEG的生物学术语表达。将调整后的P0.05和[log2（倍数变化）]1的绝对值设置为显着差异表达基因的筛选标准（n=每组4个）。

5.在“MHvs.M”和“MCvs.M”之间的瘤胃组织中种共享DEG的功能分析

差异基因的功能富集显示，补饲苜蓿干草特有地下调了细胞因子产生，免疫反应和免疫细胞活化相关基因的表达，上调了上皮抵抗细菌入侵相关基因表达；精料补充料补饲主要改变了营养物质的运输和代谢，尤其是离子转运，氨基酸和脂肪酸代谢相关基因表达。个共有差异基因的功能富集显示，VFA吸收和代谢是干草和精料补充料的共有作用。

图3MC和MH组断奶羔羊转录组分析

A．MC与MH中确定的DEG数量。B.DEGs的重要生物过程分类。C.DEGs的KEGG途径显着富集。D.基因表达主要是DEGs的生物学术语。E.基因主要在DEG的KEGG途径中表达。将调整后的P0.05和[log2（倍数变化）]的绝对值设置为1，作为重要差异表达基因的筛选标准（每组n=4）。所确定的KEGG通路的显著性由P0.05确定。

6.宿主转录组与瘤胃发酵参数及发育指标相关性的加权基因共表达网络分析

WGCNA分析结果显示M16和M18模块与VFA和瘤胃壁形态呈显著正相关。其中，M16模块基因主要富集在营养物质代谢途径，而M18模块基因主要富集在信号传导。

图4瘤胃组织基因模块的WGCNA鉴定与瘤胃发酵参数和发育指标相关，重要模块的KEGG分析。宿主转录组与瘤胃发酵参数和发育指标的相关性的WGCNA。bM16模块中的基因的主要KEGG途径显著。cM18模块中显着的基因的主要KEGG途径。所确定的KEGG通路的显著性由P0.05确定。ECM，细胞外基质；VFA，挥发性脂肪酸；WGCNA，加权基因共表达网络分析。*P0.05，**P0.01。

结论

补饲苜蓿干草主要增强瘤胃上皮抵抗细菌入侵的能力，并倾向于建立瘤胃的免疫功能。同时，精料补充料倾向于建立瘤胃营养代谢功能，并增强瘤胃组织中氨基酸和脂肪酸代谢。此外，VFA代谢过程中的能量产生可能是刺激瘤胃形态发育的直接原因。

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