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奶牛乳房炎是奶牛常见病之一,对全世界奶牛业造成了巨大的经济损失。本研究以采自内蒙古呼和浩特市恩和牧场荷斯坦奶牛的牛乳为样本,按照牛乳体细胞数将牛乳样品分为健康组、隐性乳房炎组和临床乳房炎组,采用PCR-DGGE和UPLC-Q TOF-MSE技术剖析奶牛感染乳房炎后牛乳菌群结构及代谢物变化。微生物多样性研究结果表明临床乳房炎牛乳细菌和纤毛虫属(Ciliates)菌群组成比健康牛乳复杂,而乳杆菌属(Lactobacillus)菌群DGGE图谱的条带丰度、Shannon-Wiener指数都显著低于健康牛乳,PLS-DA得分图也清晰的显示临床乳房炎牛乳和健康牛乳微生物区系结构存在显著差异。且临床乳房炎牛乳的特异性菌种是大肠杆菌(Escherichia coli)、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)和链球菌(Streptococcus),而健康牛乳的特异性菌属是Lactobacillus和双歧杆菌属(Bifidobacterium)。因此,可以推断出Lactobacillus可能是抑制乳房炎病原菌感染的重要细菌类群。基于PCA和OPLS-DA分析牛乳代谢物差异,结果表明三组牛乳代谢物存在显著差异。与健康组相比,D-甘油1-磷酸、柠檬酸、葡萄糖、4-羟基苯乳酸、磷酸胆碱、苹果酸、L-肉毒碱和马尿酸等22种代谢物在临床乳房炎组中明显减少,Val、 Ile、Pro、Arg和短肽明显增加,而O-丙酰基肉碱、D-甘油1-磷酸、苯甲酸、L-肉毒碱和乌头酸等14种代谢物在隐性乳房炎组中明显减少,Arg和短肽明显增加。与隐性乳房炎组相比,临床乳房炎组中4-羟基苯乳酸、乌头酸和乳糖等12种代谢物显著减少,短肽增加。并且,这些代谢物主要表现在TCA循环,甘油磷脂代谢,肉毒碱代谢,肽类,酪氨酸、苯丙氨酸以及精氨酸代谢水平上。综上所述,奶牛感染乳房炎后牛乳微生物区系结构和整体代谢物发生变化,可以推断出牛乳中的菌群结构与代谢物存在密切的关系,菌群结构变化会在一定程度上影响牛乳代谢物组成。