淀粉是反刍动物重要的能量来源,在瘤胃、小肠和后消化道的消化代谢方式及产物明显不同,显著影响消化道健康与功能,最终影响日粮的能量效率和动物的生产性能。日粮瘤胃可降解淀粉（Rumen degradable starch,RDS）表示淀粉在瘤胃中的降解（消化）程度,是衡量淀粉消化方式及能量效率更为精准的营养指标。本团队前期研究发现,低RDS水平日粮（LRDS）显著改善饲料转化率,提高幼龄奶山羊的日增重（ADG）和屠宰性能,并通过AMPK-m TOR-S6K通路和GCN2-e IF2α通路促进肌肉蛋白质的沉积。玉米粉碎和不粉碎是最简单实用的RDS调控方式,因此,基于前期结果,本研究通过粉碎和整粒玉米分别构建高、低RDS水平的日粮,利用微生物组、代谢组和转录组联合分析探究日粮RDS水平对奶山羊消化道健康与功能的影响及机制。试验一日粮瘤胃可降解淀粉对青年奶山羊瘤胃代谢及上皮功能的影响试验选取40只健康、断奶的3月龄关中奶山羊公羔（BW=13.6±0.23 kg）,随机均分两组,分别饲喂低RDS日粮（LRDS,整粒玉米,RDS=13.85%,n=20）和高RDS日粮（HRDS,粉碎玉米,RDS=20.74%,n=20）日粮,饲喂90 d后根据粪便评分每组挑选8只羊进行屠宰取样,通过微生物组、代谢组和转录组研究日粮RDS水平对奶山羊消化道功能的影响。试验结果显示,HRDS提高奶山羊腹泻率,极显著降低奶山羊的粪便评分（P＜0.01）。HRDS显著降低瘤胃乳头长度和瘤胃乳头面积（P＜0.05）。挥发性脂肪酸结果显示,随时间的延长,HRDS组瘤胃乙酸的相对摩尔比例和乙丙比升高,丁酸的相对摩尔比例降低。16S r RNA结果显示,HRDS组显著降低瘤胃液中Clostridiales＿unclassified、Candidatus＿Saccharimonas和Fretibacterium的相对丰度（P＜0.05）。代谢组学结果显示,HRDS降低了瘤胃液中17种代谢物的含量（VIP＞1,P＜0.05）。瘤胃上皮转录组测序共鉴定出147个差异基因（DEGs）并显著富集到31条与代谢、免疫和物质转运相关的代谢通路（P＜0.05）。HRDS显著降低瘤胃上皮与免疫相关的PRKCB、CCL3、CXCL8、LBP和TNFSF13B,以及与代谢相关的FABP1、UBC、TFF3和FABP1等基因的表达（FDR＜0.05）;显著降低VFA-/HCO3-交换载体SLC26A3（DRA）、Na+/HCO3-协同转运蛋白SLC4A4和碳酸酐酶CA2的表达（FDR＜0.05）。相关性分析显示,瘤胃Fretibacterium与丙酸摩尔比例呈显著正相关（r＞0.50,P＜0.05）,与乙酸摩尔比例和乙丙比呈显著负相关（r＜-0.50,P＜0.05）。瘤胃液内差异代谢物与瘤胃差异菌属存在18个显著相关关系（|r|＞0.50,P＜0.05）。瘤胃液代谢物与瘤胃上皮DEGs存在45个显著相关关系（|r|＞0.50,P＜0.05）。本试验表明,改变日粮RDS水平影响瘤胃发酵。日粮RDS水平影响瘤胃上皮发育和基因表达,HRDS下调瘤胃上皮免疫、代谢以及VFA/HCO3-、Na+/HCO3-的转运,降低奶山羊维持瘤胃稳态的能力。试验二日粮瘤胃可降解淀粉对青年奶山羊小肠免疫功能及养分吸收的影响本试验通过多组学技术解析日粮RDS对小肠免疫功能及养分吸收的影响。结果显示,HRDS显著提高空肠食糜内LPS的浓度（P＜0.05）和回肠食糜内淀粉含量（P＜0.05）。16S r RNA测序结果显示,HRDS组显著提高空肠和回肠食糜中与炎症相关的Prevotella＿1、Erysipelotrichaceae＿unclassified和Mollicutes＿RF39＿unclassified等菌的相对丰度（P＜0.05）,显著降低空肠和回肠食糜中有益共生菌Ruminococcus＿2、Lachnobacterium、Lactobacillus和Romboutsia等菌的相对丰度（P＜0.05）。代谢组结果显示,HRDS显著提高空肠食糜内寡肽的含量（VIP＞1,P＜0.05）;显著降低回肠内硬脂酸和α-亚麻酸的含量（VIP＞1,P＜0.05）。HRDS显著提高空肠黏膜C3和IL1β的m RNA表达,显著降低回肠黏膜C3、EAAT5和胆汁酸转运载体ASBT的m RNA表达（P＜0.05）;降低空肠抗炎性细胞因子IL10（0.05＜P＜0.1）和TGFβ1（P＜0.05）的m RNA表达。转录组结果显示,HRDS上调空肠黏膜5条免疫通路相关基因表达,显著提高空肠黏膜适应性免疫相关的CD19、CD79A、CD79B和CXCL13等枢纽基因的表达（FDR＜0.05）。HRDS下调回肠黏膜9条免疫通路相关基因表达,显著降低回肠黏膜适应性免疫相关的CD40、CD86、CXCL9、MRC1和先天免疫相关的TLR2等枢纽基因的表达（FDR＜0.05）。相关性分析显示,空肠有益共生菌与空肠免疫相关DEGs呈显著负相关（r＜-0.50,P＜0.05）,回肠有益共生菌与回肠免疫相关DEGs呈显著正相关（r＞0.50,P＜0.05）。Lactobacillus与回肠IL10、ABST和FXR的m RNA表达水平呈显著正相关（r＞0.50,P＜0.05）。本试验表明,HRDS降低小肠有益共生菌丰度,提高炎症相关微生物丰度;活化空肠适应性免疫,降低回肠免疫机能,下调小肠免疫抑制水平,破坏免疫耐受与炎症性免疫反应的平衡;影响回肠胆汁酸的重吸收,抑制FXR和TGR5的激活。试验三日粮瘤胃可降解淀粉对青年奶山羊结肠屏障及免疫功能的影响根据前期研究基础,本试验通过多组学技术解析日粮RDS对结肠屏障及免疫功能的影响。结果显示,HRDS提高结肠病理学评分（P＜0.05）,降低结肠MUC2的表达。HRDS上调DUOX2、IL-6和C3的m RNA表达（P＜0.05）。HRDS提高奶山羊血清二胺氧化酶DAO水平（P＜0.05）。宏基因组结果显示,Fibrobacter succinogenes、Clostridium sp.CAG:557、Anaeromassilibacillus sp.An172在LRDS组显著富集,而Bacteroides sp.CAG:927、Prevotella sp.PINT、Prevotella sp.P4-67、Muribaculaceae bacterium在HRDS组显著富集（LDA＞2,P＜0.05）。HRDS组显著富集到8条免疫相关通路。代谢组学分析显示,HRDS提高结肠食糜鹅去氧胆酸盐（CDCA）和脱氧胆酸（DCA）的含量（VIP＞1,P＜0.05）。结肠黏膜转录组结果显示,共鉴定出145个DEGs并富集分析富集到4条免疫相关信号通路。TH2细胞主转录因子GATA3、c-Maf诱导蛋白（CMIP）、IL-5和IL-13的m RNA表达在HRDS组显著上调（P＜0.05）。此外,日粮RDS水平不影响结肠胆汁酸主动转运载体基因的表达以及胆汁酸微生物转化。相关性分析结果显示,CDCA、DCA、LPS与CAM（CDH26和VSIG1）和上皮紧密连接（Occludin）的基因表达呈负相关。Prevotella sp.P4-67、Prevotella sp.PINT和Bacteroides sp.CAG:927与TH2细胞的c-Maf、GATA3和IL-5的m RNA表达显著相关。本试验表明,回肠胆汁酸吸收障碍引起结肠胆汁酸的积累,从而削弱结肠黏膜屏障功能,导致结肠内大分子物质突破物理屏障。结肠微生物及其代谢物通过促进抗原呈递和TH2介导的炎症过程来刺激结肠炎症和组织损伤。此外,结肠吸水能力也受到抑制。试验四青年奶山羊全消化道微生物组、代谢组、转录组变化规律及整合分析本试验利用多组学联合分析,揭示消化道微生物和代谢物对奶山羊生长表型及消化道基因表达的影响。Firmicutes＿unclassified、Ruminococcaceae＿NK4A214＿group、Unclassified＿genera、Lachnospiraceae＿unclassified、Eubacterium＿coprostanoligenes＿group、Ruminococcaceae＿UCG-013、Ruminococcaceae＿UCG-014和Christensenellaceae＿R-7＿group被鉴定为消化道核心菌属。基于相邻消化道位点代谢物峰面积差异倍数FC和P＜0.05、VIP＞1,本试验建立了消化道代谢物流动模型:在当前消化道位点（GS）丰度增加的代谢物（ICS）;在上一GS丰度降低的代谢物（AD）;其他代谢物被定义为无差别流入当前GS的代谢物（UICS）。空肠、回肠、盲肠和结肠UICS的代谢物种类分别占全消化道总代谢物种类的35%、67%、64%和99%以上。使用线性混合效应模型计算消化道微生物组、代谢组和转录组对宿主表型的组学可解释性。空肠微生物组、空肠代谢组和回肠代谢组对ADG的可解释性分别为48.15%、39.04%和56.70%;瘤胃微生物组、瘤胃代谢组、空肠代谢组和结肠代谢组对FCR的可解释性分别为98.21%、86.24%、11.88%和14.30%。结肠微生物组和结肠微生物功能对结肠MUC2表达的可解释性分别为10.32%和25.96%;结肠微生物组和结肠代谢组对病理评分的可解释性分别为75.50%和57.06%。LPS对空肠和回肠DEGs的可解释性分别为16.62%和10.65%。结肠UICS对结肠DEGs的可解释性为49.77%,其中1-棕榈酰甘油、CDCA和DCA对结肠DEGs的可解释性分别为72.03%、10.41和12.59%。本试验揭示了消化道内微生物、代谢物对奶山羊生长表型及消化道基因表达的整体影响。上述结果表明,HRDS下调奶山羊瘤胃VFAs的转运和稳态维持,降低回肠营养物质和胆汁酸的转运,抑制结肠水分的重吸收。HRDS引起肠道微生物失调,破坏小肠免疫耐受与炎症应答的平衡;回肠胆汁酸重吸收的下调引起后肠胆汁酸积累,从而弱化结肠屏障功能,提高结肠黏膜通透性,引起结肠炎症。奶山羊消化道养分、微生物和代谢物影响消化道基因表达,前一消化位点可通过微生物和代谢物对后续消化位点的功能产生影响。