摘要
酵母培养物是一种微生物添加剂，可增强瘤胃对纤维的分解，促进纤维降解菌的生长，提高整体消化率和利用率。实验室前期研究发现草酸（OA）是酵母培养物（YC）中的有效成分之一。基于此背景，本研究通过体外瘤胃模拟发酵试验和体内动物试验探究不同半纤维素水平下添加草酸对绵羊瘤胃发酵功能、生长性能、育肥能力、瘤胃微生物及代谢物组的影响。本研究主要利用16SrRNA高通量测序和代谢组学技术以及多元统计分析，以揭示草酸调节绵羊营养代谢的规律和作用机理，从而为草酸作为反刍动物新型功能性饲料添加剂的研发提供理论基础。 试验1：不同半纤维素水平日粮中添加酵母培养物和草酸对瘤胃营养消失、瘤胃发酵和细菌群落组成的影响：体外试验 试验1为体外模拟发酵试验，以考察不同半纤维素水平日粮中添加酵母培养物、草酸及其相互作用对营养物质消失率、瘤胃发酵功能和微生物组成的影响。我们配制了两种以半纤维素为基础的日粮，每种日粮都添加了不同水平的YC和OA，共分为了18个处理组。两种日粮为：日粮1半纤维素水平为10.3%和含日粮2半纤维素水平为17%。在每种日粮中添加三种水平的酵母培养物（0.00、0.625和1.25g/kgDM）和三种剂量的草酸（0.0、0.4和0.8g/kgDM），采用3×3因式设计。四只装有永久性瘤胃瘘管的成年雄性小尾寒羊被用作瘤胃液供体，平均体重为36±3.52千克。早上喂食前收集瘤胃液，用四层滤布过滤并充分混合。制备缓冲溶液，然后与瘤胃液混合。分别在0、6、12、24和48h检测营养物质消失率和瘤胃发酵参数。使用了不同的分析方法和设备，如ANKOMDAISYⅡ培养箱、ANKOMRF产气系统、Agilent7890A气相色谱仪、Cary系列紫外可见分光光度计和PCR16SrRNA测序。 在两种日粮中都观察到了YC和OA对营养物质消失率的显著交互效应。在日粮1中，添加YC、OA及其交互作用显著增加了体外干物质消失率（IVDMD）和中性洗涤纤维消失率（IVNDFD）（P＜0.001）。在日粮2中，添加OA以及YC和OA的相互作用能明显提高体外干物质消失率（IVDMD）和体外粗蛋白消失率（IVCPD）（P＜0.001），但对IVNDFD没有明显影响。0.625g/kgYC和0.4g/kgOA的交互作用明显提高了两种日粮中的氨氮（NH3-N）浓度（P＜0.001）。添加YC、OA或它们之间的相互作用可明显增加两种日粮中乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸（TVFA）的产量以及pH值（P＜0.001）。这种添加还明显改变了瘤胃细菌的丰富度和相对丰度，使低、高半纤维素日粮中的Shannon和Simpson多样性指数都有所提高（P＜0.001）。尤其是，在两种日粮中，添加OA都能显著提高拟杆菌门和普雷沃氏菌属的相对丰度（P＜0.001）。YC（0.625g/kgDM）和OA（0.4g/kgDM）的组合具有协同效应，可显著提高两种日粮中的α-多样性指（Chao1丰度、Faith-pd、Pielou均匀度、Shannon和Simpson）（P＜0.01）。此外，这种交互作用的添加还显著增加了厚壁菌门、螺旋体门和疣微菌门的相对丰度。研究结果还显示，普雷沃氏菌属和硒单胞菌属与IVDMD、IVNDFD、丙酸和TVFA产量之间存在显著的正相关。在日粮2中，琥珀菌属和密螺旋体菌属与IVDMD、IVNDFD、IVCPD、pH值和NH3-N浓度呈显著正相关（P＜0.01）。显著的正相关结果表明，这些优势菌属提高了营养物质的消失率和瘤胃发酵效率。因此，在不同半纤维素水平日粮中添加YC、OA及其不同组合形式改变了细菌群落的组成和多样性，改善了营养消失率和发酵参数，并可能提高了瘤胃发酵效率。本试验研究结果为进一步的体内试验提供了理论基础。 试验2：高半纤维素水平日粮中添加YC和OA对绵羊瘤胃功能、生长性能、育肥性能及代谢物组的影响 本研究旨在探讨添加酵母培养物（YC）和草酸（OA）对绵羊瘤胃功能、生长和育肥的影响。本试验选取20只日龄为3个月的雄性小尾寒羊进行体内试验，绵羊的平均初始体重为29.2±1.69kg（Mean±SD）。根据体外试验结果，选择了的半纤维素水平17%的日粮进行饲喂。日粮中添加了两种水平的YC（0和0.625g/kgDM）和两种剂量的OA（0和0.4g/kgDM）。本试验采用2x2析因设计，设置4个试验处理组：对照组、YC组（0.625g/kgDMYC）、OA组（0.4g/kgDMOA）和YO组（0.625g/kgYC和0.4g/kgOA）。试验共75天，其中包括15天的预饲期和60天的试验期。试验开始的第1天和每隔15天测量羊的体重，以计算平均日增重（ADG）和总增重（BWG）。记录每天的日粮采食量和剩料量，以确定干物质摄入量（DMI）和饲料转化率（FCR）。在第0天、第30天和第60天采集颈静脉血样，以测定血液生化指标、抗氧化水平、钙水平和代谢物。为了测量营养物质消化率，在试验的第55天至第59天收集了全部粪便。75天后，所有试验羊禁食17小时，称重，然后进行屠宰试验。测量不同的参数，包括GR值、胴体重量、胃重量和器官重量。收集背阔肌样本以及瘤胃和小肠不同部位的液体样本作进一步分析。本研究评估了肉质、瘤胃发酵、细菌组成、代谢物以及血液、肌肉、瘤胃和小肠中的功能途径。 研究发现，YC和OA对营养物质消化率有显著的交互作用。与对照组和YO组相比，YC组和OA组显著提高了干物质（DMD）、有机物质（OMD）、粗蛋白（CPD）（P＜0.001）、中性洗涤纤维（NDFD）（P=0.01）和酸性洗涤纤维（ADFD）（P＜0.001）的消化率。与对照组相比，YO组的DMD较低（P＜0.05），但与其他组相比，YO组的半纤维素消化率较高（P＜0.001）。与对照组相比，所有添加组的淀粉消化率都更高（P＜0.001）。与YO组相比，YC组和OA组的灰分消化率更高（P＜0.01），与对照组相比，所有添加组的醚提取物消化率都更高（P＜0.01）。与对照组相比，YC、OA和YO组的干物质摄入量明显更高（P=0.05），并且这些组的平均日增重（ADG）（P=0.53）和体重增加（BWG）（P=0.36）也较高。与其他组相比，OA组的饲料转化率（FCR）较高（P=0.58）。与对照组相比，YC组、OA组和YO组的胴体重量无明显差异（P=0.1），但这些组的胴体重量确试高于对照组。YC、OA和YO组的去皮率明显高于对照组（P＜0.05）。此外，YO组的周长-肋条（GR）值明显高于对照组（P＜0.05）。 OA组的血液总胆固醇(TC)水平明显高于其他组（P＜0.01），而YC组和YO组的TC水平明显低于对照组。各处理组的甘油三酯和非酯化脂肪酸水平有所上升，但差异无统计学意义。第30天，OA、YC和YO组的IgA水平明显高于对照组（P=0.01）。第60天，YO、OA和YC组的IgM水平高于对照组（P＜0.05）。与对照组相比，YC组和OA组的血尿素氮(BUN)水平明显更高（P＜0.05），而YO组则明显更低（P＜0.001）。与YC组和YO组相比，对照组和OA组的血肌酐水平都明显升高（P＜0.001）。然而，OA组与对照组的血肌酐水平没有明显差异。与其他组相比，YO组的肌酐水平明显较低（P＜0.001）。OA组和YO组的血钙水平明显更高（P＜0.001）。第60天，与对照组相比，YO组、YC组和OA组的生长激素水平明显更高（P＜0.05）。与对照组和OA组相比，YC组和YO组的胰岛素水平也更高（P=0.14）。第60天，YC组、OA组和YO组的超氧化物歧化酶(SOD)水平明显更高（P＜0.05）。在第60天，OA组的总抗氧化能力（T-AOC）也明显高于其他组（P=0.01）。日粮中添加YC、OA和YO可改变血液代谢物并改善功能途径，表明代谢活动和营养物质消化率发生了变化。主要改善的途径包括维生素消化和吸收、嘌呤代谢、乙醛酸和二羧酸代谢以及C5-支链二元酸代谢。 背阔肌用于评估肉质。OA和YO处理组的肉亮度（P＜0.001）和红度（P＜0.05）明显高于对照组，而YC组的红度（P＜0.05）明显高于其他组。与对照组相比，OA组和YO组背阔肌的铁含量明显更高（P＜0.001），OA组、YO组和YC组的锌含量也明显更高（P＜0.01）。添加剂对背阔肌代谢物的组成也有显著影响，并影响关键的代谢途径。 与对照组相比，OA、YC和YO组的瘤胃pH值明显升高（P=0.05）。YC和OA水平对NH3-N浓度有明显的交互作用。与其他组相比，YO组的NH3-N浓度明显更高（P＜0.001）。YC、OA和YO组的乙酸产量明显高于对照组（P＜0.05）。与对照组和OA组相比，YC组和YO组的丙酸和TVFA浓度明显更高（P＜0.05）。YC和OA水平对乙酸与丙酸的比率有明显的交互作用。与对照组相比，YO组的乙酸与丙酸（A/P）比率明显较高（P=0.001），而YC组的A/P比率明显较低（P＜0.05）。 YC组和YO组的丰富度（Chao1）高于OA组，而OA组的丰富度又高于对照组（P＜0.05）。与YC组和OA组相比，YO组的Shannon和Simpson多样性指数明显更高（P＜0.05）。此外，YC组和OA组的Shannon多样性指数值也明显高于对照组（P＜0.05）。瘤胃中的优势菌属包括普雷沃氏菌、RikenellaceaeRC9gutgroup、p-2534-18B5gutgroup、PrevotellaceaeUCG-001、琥珀弧菌和瘤胃球菌。与对照组相比，YC组、OA组和YO组的普雷沃氏菌、RikenellaceaeRC9gutgroup、瘤胃球菌、F082和纤维杆菌的相对丰度更高。琥珀弧菌属在YC组和OA组也较高。此外，在日粮中YC、OA或两者的组合还改变了代谢物和功能途径的数量和类型。 本研究结果表明，在高半纤维素水平日粮中添加YC、OA或两者的组合可改善瘤胃细菌组成、提高营养物质的消化率和利用率、增加干物质采食量和饲料转化率、提高瘤胃缓冲能力以及提高关键挥发性脂肪酸的浓度。此外，在日粮中添加YC、OA或两者的组合还能改善血液生化指标，提高血钙和抗氧化剂水平，提高绵羊日增重和胴体重量，并通过增加肌肉的红度、亮度、营养物质和矿物质含量来改善肉质。本研究为反刍动物添加剂及新型饲料产品的开发奠定了重要的科学基础。
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