基于瘤胃微生物宏基因和代谢组学解析沙葱降低羊肉中4-烷基支链脂肪酸沉积的机理

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Gzliao1
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本论文采用两因素试验设计,从沙葱粉在羔羊日粮中的添加比例和饲喂周期两方面入手,研究从2月龄刚断奶羔羊开始饲喂沙葱粉,经育肥试验后对其背最长肌4-烷基支链脂肪酸沉积的影响,在此研究基础上,本论文利用宏基因组和代谢组学联合的研究方式,探究低膻味组沙葱粉对育肥羔羊瘤胃液微生物多样性及其代谢物组成特征的影响,最终将组学部分重要数据与4-烷基支链脂肪酸进行关联分析,明确与膻味支链脂肪酸相关的靶向微生物和代谢物。本论文主要包括6个试验,各试验研究内容和结果如下:试验一:本试验旨在系统研究沙葱及其提取物对羔羊生产性能、生理功能和肉品质(重点研究其对与膻味相关的4-烷基支链脂肪酸含量的影响)的影响。随机选取32只体重相近的小尾寒羊羔羊,平均分为4组,各组饲喂日粮如下:对照组仅饲喂基础日粮,其余三组分别饲喂基础日粮+10 g/d/只沙葱粉、3.4 g/d/只沙葱粉水提物或2.8 g/d/只脂提物。结果表明:(1)饲喂羔羊沙葱粉及其提取物不会对肝脏和肾脏产生损伤;(2)沙葱粉及其提取物可以通过降低滴水损失和蒸煮损失来改善羊肉品质,并通过降低羊肉4-烷基支链脂肪酸含量来减小羊肉的膻味。试验二:基于试验一的结果,试验二假设日粮中添加沙葱粉可以显著性降低2月龄断奶羔羊背肌4-烷基支链脂肪酸的含量。采用双因素试验设计,从沙葱粉在羔羊日粮中的添加比例和饲喂周期对羊肉4-烷基支链脂肪酸含量的影响进行研究,旨在探究沙葱粉显著性降低2月龄羔羊背最长肌4-烷基支链脂肪酸含量的适宜添加浓度和饲喂周期。因素一为饲喂周期,包含沙葱粉长期饲喂(饲喂2月)和短期饲喂(仅育肥最后一月饲喂)两组;因素二为沙葱粉添加比例,按照基础日粮干物质基础,分别添加0.5%、1.0%和1.5%的沙葱粉,两因素共包含(各因素水平数2×3)6个处理。因此,本试验中共选取2月龄刚断奶羔羊56只,公母各半,平均分为7组(n=8),第1组为对照组,仅饲喂基础日粮,其余组羔羊依据上述两因素设计方案随机平均分为6组。屠宰试验时取羔羊背最长肌,利用LC-MS联合检测羊肉4-烷基支链脂肪酸含量的变化,结果表明:(1)日粮中添加适宜量的沙葱粉可以显著降低羔羊背肌4-烷基支链脂肪酸的含量。同时研究表明通过缩短沙葱粉的饲喂周期达到既减少其饲喂成本,且降低膻味相关的4-烷基支链脂肪酸含量的方案不可行。(2)本试验中,推荐沙葱粉的添加量为日粮干物质基础的0.5%,且该浓度下饲喂周期为两月为理想的除膻饲喂模式。试验三:依据试验二结果可知,长期饲喂且添加浓度为0.5%组(Long ter m ALP(Allium Mongolicum Regel leaves powder)supplementation,L-ALP)两种4-烷基支链脂肪酸含量显著下降。因此,本试验主要通过宏基因组学检测LALP组瘤胃液微生物的变化规律。结果表明:(1)沙葱粉并非通过显著性改变瘤胃微生物多样性而影响羊肉4-烷基支链脂肪酸在羊肉肌内脂肪的沉积。(2)沙葱粉通过影响瘤胃核心微生物相对丰度的大小来影响羊肉4-烷基支链脂肪酸在羊肉肌内脂肪的沉积。试验四:本试验应用代谢组学技术,分析沙葱粉长期饲喂组(L-ALP)瘤胃液代谢产物的组成特征。结果表明:正离子模式下,长期饲喂沙葱粉影响到的脂类物质主要为脂类及脂类类似物,其中下调的物质有Antibiotic X 14889A,Docosapentaenoic acid(22n-6),D-Phosphatidylglycerol,Dehydrovomifoliol,2-Hydroxy-2,6,6-trimethylcyclohexanone,2-Pentylfuran,和(3b,7b,22x)-Cucurbita-5,24-diene-3,7,23-triol-7-glucoside,剩余所研究范畴内物质均得到上调。试验五:本试验通过微生物检测代谢组学数据,经数据库(KEGG)比对,预测沙葱饲喂后羔羊瘤胃微生物代谢途径发生的变化。结果表明:L-ALP_Vs._CON代谢集中检测到的代谢产物参与的具有组间显著性差异(P<0.05)的通路有苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism,p=0.0102)、精氨酸和脯氨酸代谢(Arginine and proline metabolism,p=0.0113)、色氨酸代谢(Tryptophan metabolism,p=0.0128)。试验六:本试验旨在对4-烷基支链脂肪酸和微生物物种与代谢物丰富度进行关联性分析(spearman相关性分析),重点研究揭示沙葱粉长期饲喂组(L-A LP)中可以作为反映支链脂肪酸含量的标志物(具体微生物和代谢物)。结果表明:(1)L-ALP组EOA的浓度主要与厚壁菌门分类下的物种(纤维分解菌)呈显著性正相关。(2)L-ALP组MOA和MNA浓度与部分产甲烷菌属存在显著性关联。(3)L-ALP组EOA和MOA与瘤胃液中并不常见的属水平原虫存在显著性关联。(4)L-ALP组MNA的瘤胃液代谢物标志物为Dehydrovomifoliol和Spermine,EOA的为Lyso PE(16:1(9Z)/0:0),MOA的为D-Urobilin。综上,沙葱粉可能影响瘤胃内部分氨基酸代谢通路,进而降低4-烷基支链脂肪酸的沉积。部分纤维分解菌属和产甲烷菌属可以作为支链脂肪酸的微生物标志物。低膻味组MNA的瘤胃液代谢物标志物为Dehydrovomifoliol和Spermi ne,EOA的为Lyso PE(16:1(9Z)/0:0),MOA的为D-Urobilin。
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