中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科學(xué)院曹志軍教授團(tuán)隊(duì)揭示早期日糧對(duì)犢牛腸道抗性基因組成和微生物動(dòng)態(tài)變化的影響

　　中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，環(huán)境科學(xué)研究權(quán)威期刊《總體環(huán)境科學(xué)》（Science of The Total Environment）在線發(fā)表了我校動(dòng)科學(xué)院曹志軍教授團(tuán)隊(duì)的研究論文《幼齡反芻動(dòng)物早期日糧影響腸道抗性基因組成和微生物的動(dòng)態(tài)變化》（Initial Diet Shapes Resistance-Gene Composition and Fecal Microbiome Dynamics in Young Ruminants During Nursing）。

 

　　初乳作為犢牛的早期日糧，對(duì)犢牛的生長(zhǎng)、腸道健康和免疫系統(tǒng)成熟至關(guān)重要。曹志軍教授團(tuán)隊(duì)自2010年起開(kāi)展初乳系統(tǒng)研究與技術(shù)示范，首創(chuàng)中國(guó)初乳標(biāo)準(zhǔn)化操作程序-初乳“124”原則，入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)，在超過(guò)100萬(wàn)頭后備奶牛上推廣使用，提升行業(yè)整體初乳質(zhì)量管理水平，顯著提高了我國(guó)新生犢牛成活率，降低發(fā)病率。然而，初乳飼喂也可能成為抗性基因傳播的潛在途徑，有關(guān)初乳處理方式對(duì)初乳質(zhì)量、犢牛表型以及腸道抗性基因和微生物影響的綜合效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究。

 

　　該研究發(fā)現(xiàn)，初乳巴氏殺菌處理可明顯降低初乳中的總細(xì)菌數(shù)，但對(duì)初乳中的免疫球蛋白含量無(wú)顯著影響。此外，對(duì)犢牛的生長(zhǎng)和健康表型分析發(fā)現(xiàn)，犢牛采食巴氏殺菌后的初乳，有利于防止有害菌的大量定殖，改善后腸道健康，使得犢牛斷奶后的腹瀉頻率顯著下降4.7%。而且，巴氏殺菌初乳能提高犢牛血清中超氧化物歧化酶的含量，降低血清淀粉樣蛋白A的含量，提高血清中免疫球蛋白含量，說(shuō)明初乳巴氏殺菌不僅能改善犢牛氧化能力，還能降低炎癥反應(yīng)，增加免疫球蛋白的表觀吸收率。從抗性基因與微生物角度分析發(fā)現(xiàn)，初乳巴氏殺菌處理顯著降低了抗性基因的α多樣性，同時(shí)還降低了腸桿菌科細(xì)菌的豐度，從而降低了它們對(duì)抗性基因的貢獻(xiàn)度。另外，從整體微生物群落來(lái)看，初乳巴氏殺菌顯著降低了犢牛微生物群落攜帶的氨基糖苷類、β-內(nèi)酰胺類和四環(huán)素類耐藥基因的比例。從微生物定植角度分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，飼喂巴氏殺菌的初乳可顯著減少28日齡和70日齡犢牛腸道微生物之間的相互作用，降低抗性基因的橫向傳遞。該研究還發(fā)現(xiàn)，鏈球菌作為攜帶大量耐藥基因的菌在犢牛3日齡時(shí)可能通過(guò)環(huán)境或者初乳進(jìn)入犢牛體內(nèi)，并隨著糞便排除。而飼喂巴氏殺菌的初乳，降低了鏈球菌在后續(xù)犢牛腸道中的定植。

 

　　綜上所述，研究團(tuán)隊(duì)基于宏基因組技術(shù)和16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，初乳巴氏滅菌可以影響犢牛腸道抗性基因組、微生物組成和其動(dòng)態(tài)變化。揭示了巴氏殺菌可以更好的降低犢牛腸道中耐藥基因的豐度，并減少微生物之間的互作，降低傳播風(fēng)險(xiǎn)。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了早期日糧、犢牛抗性基因傳播和微生物動(dòng)態(tài)變化之間復(fù)雜的相互作用，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文的第一完成單位，動(dòng)科學(xué)院博士生陳天宇、博士后劉帥為論文的共同第一作者，曹志軍教授為論文的通訊作者。奶牛營(yíng)養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李勝利教授對(duì)本研究給予了大力支持，該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32272902）、“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2023YFD1300904）和中國(guó)博士后科學(xué)基金（2023M733801）項(xiàng)目的資助。

 

　　曹志軍教授課題組長(zhǎng)期從事奶牛營(yíng)養(yǎng)與牛奶質(zhì)量研究。2015年首次提出奶牛母子一體化養(yǎng)殖理念與關(guān)鍵技術(shù)，牽頭成立國(guó)際后備牛培育協(xié)作創(chuàng)新平臺(tái)（International Calf and Heifer Organization），主辦三屆國(guó)際后備牛大會(huì)（2018，2020，2022）。第一或通訊作者在農(nóng)業(yè)、奶業(yè)與動(dòng)物科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《奶業(yè)科學(xué)雜志》（Journal Dairy Science）發(fā)表文章14篇，多篇論文發(fā)表于《細(xì)胞代謝》（Cell metabolism）、《微生物組》（Microbiome）、《前沿研究》（Journal of Advanced Research）等國(guó)際知名期刊，1篇入選ESI高被引論文，主持制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《后備奶牛飼養(yǎng)技術(shù)規(guī)范（GB/T37116-2018）》，成果入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)3項(xiàng)，獲教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（2019，排名1）、神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎(jiǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2023，排名1）、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（2014，排名5）等，在國(guó)內(nèi)外具有一定影響力。