羊肉因其獨特的風味和營養(yǎng)價值，一直是人們飲食中不可或缺的一部分。因此，制定適宜、有效的策略優(yōu)化羔羊的性狀和品質(zhì)非常必要。蛋白質(zhì)合成是骨骼肌肥大所需的基礎(chǔ)機制，測量它們的表達水平可以反映骨骼肌發(fā)育的程度。微生物及其代謝產(chǎn)物可能會影響多種功能途徑，進一步調(diào)節(jié)宿主肌肉生長和功能。丁酸梭菌因其能產(chǎn)生大量丁酸而命名，可用于家畜和家禽養(yǎng)殖，據(jù)報道，補充丁酸梭菌能促進家畜生長，提高免疫能力，調(diào)節(jié)代謝水平。然而，目前關(guān)于飼糧中添加丁酸梭菌對羔羊骨骼肌生長和肉質(zhì)性狀影響的研究還很有限。因此，有必要進一步研究，以闡明丁酸梭菌對這些結(jié)果的潛在影響。

2023年6月，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學靳燁教授研究團隊在期刊Meat Science (IF 7.1)上發(fā)表了題為“Supplemental Clostridium butyricum modulates skeletal muscle development and meat quality by shaping the gut microbiota of lambs”的文章。該研究團隊利用TMT標記蛋白組學技術(shù)結(jié)合宏基因組學技術(shù)，研究添加丁酸梭菌是否能通過塑造羔羊腸道菌群來調(diào)節(jié)骨骼肌發(fā)育和肉質(zhì)性狀，有助于制定更合理的畜牧業(yè)益生菌優(yōu)化使用策略。中科新生命為該研究提供了TMT標記蛋白質(zhì)組學技術(shù)服務(wù)。

?研究材料

杜泊羊(♂)和小尾寒羊(♀)雜交母羊

?技術(shù)路線

步驟1：生長情況、肌肉質(zhì)量和肉質(zhì)、肌纖維形態(tài)研究；

步驟2：差異表達蛋白的鑒定與分析；

步驟3：差異表達蛋白的功能分類；

步驟4：胃腸道微生物群的組成和多樣性。

?研究結(jié)果

1. 生長情況、肌肉質(zhì)量和肉質(zhì)、肌纖維形態(tài)研究

動物的生長和肉質(zhì)都可能受到腸道微生態(tài)群落變化的影響。丁酸梭菌對羔羊生長性能和肌肉質(zhì)量的影響如表1所示。在初始體重無顯著差異（p>0.05），末重（p<0.05），平均日增重（p<0.05）和胴體重量(P<0.01)，C組明顯低于P組,表明飼喂丁酸梭菌可能影響羔羊肌肉的發(fā)育，進而影響羔羊的生長。

研究人員還對丁酸梭菌對羔羊肉質(zhì)的影響進行研究，C組和P組的a*值都> 14.5(分別為17.4和17.9)。C組的剪切力顯著高于P組(P<0.05)，說明飼糧中添加丁酸梭菌改善了羔羊的肉嫩度。這可能與肌肉的發(fā)育和代謝有關(guān)。由此可見，在羔羊飼糧中添加丁酸梭菌對肉質(zhì)有積極影響。肉品質(zhì)是長期肌肉發(fā)育和代謝的結(jié)果，因此，下一步將對羔羊骨骼肌發(fā)育水平進行評估，以深入探討其機制。

家畜出生后肌纖維數(shù)量基本穩(wěn)定，飼料營養(yǎng)水平可影響肌肉形態(tài)和發(fā)育程度。如圖1A-B所示，P組肌纖維直徑和橫截面積顯著增加(P<0.01)?？傮w而言，飼糧中添加丁酸梭菌改變了羔羊肌肉形態(tài)，肌肉纖維直徑和橫截面積增大，這為羔羊骨骼肌發(fā)育提供了合理的解釋。

2. 差異表達蛋白的鑒定與分析

為了進一步評估羔羊肌肉生長的特性，運用TMT標記蛋白組學技術(shù)來確定內(nèi)源性蛋白的表達水平。P組與C組比較共鑒定了54種差異表達蛋白(FC>1.1或<0.91；P<0.05)，其中22個蛋白上調(diào)，同時32個下調(diào)(P組對C組，圖2A)，這些蛋白與泛素-蛋白酶、細胞凋亡、肌肉結(jié)構(gòu)、能量代謝、熱休克和氧化應(yīng)激有關(guān)。熱圖顯示了表達模式的群體差異(圖2B)?？傮w而言，蛋白組學數(shù)據(jù)表明兩組之間的蛋白質(zhì)譜存在差異。

3. 差異表達蛋白的功能分類

GO分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)功能包括生物過程(n=180)、分子功能(n=75)和細胞成分(n=23)。圖3顯示了差異蛋白中富集程度最高的20個GO通路。在P組和C組比較中，主要受影響的生物過程是鈣非依賴性細胞-基質(zhì)粘附，甘油脂質(zhì)生物合成過程，以及磷脂生物合成過程。此外，與蛋白質(zhì)合成、細胞凋亡、炎癥和脂質(zhì)代謝有關(guān)的也被富集。功能注釋聚類和通路分析顯示，與骨骼肌發(fā)育相關(guān)的幾個信號通路也得到了富集，這些信號通路通過不同的潛在機制調(diào)節(jié)骨骼肌的發(fā)育。

4. 胃腸道微生物群的組成和多樣性

宏基因組測序可以用于研究微生物群的多樣性和功能。圖5(A、E)比較了兩組羔羊瘤胃和糞便中的Shannon指數(shù)無顯著性差異。然后采用主坐標分析(PCoA)對加權(quán)UniFrac距離度量矩陣進行加權(quán)，評估微生物組之間β-多樣性的差異。PCoA圖5(B,F)顯示不同樣品的微生物群落結(jié)構(gòu)高度多樣化，但具有明確的基于區(qū)域的聚類模式。隨后，作者分析了不同分類水平下瘤胃和糞便樣品的微生物群組成。瘤胃和糞便在門水平上的微生物組成如圖5(C, G)所示。在C組和P組羔羊的糞便中，厚壁菌門(Firmicutes)含量最多，分別為37.00%和42.77%，其次是擬桿菌門(Bacteroidetes)，分別為30.03%和25.04%。瘤胃微生物方面，C組羔羊瘤胃中豐度最高的仍是厚壁菌門(30.69%)，其次是擬桿菌門(25.87%)，P組羔羊瘤胃中豐度最高的是擬桿菌門(33.97%)，其次是厚壁菌門(20.51%)。腸道菌群中的擬桿菌門和厚壁菌門在動物中占主導地位，本研究證實了在羔羊飼料中添加丁酸梭菌會影響屬水平上的腸道菌群分布，如圖5(D、H)所示，C組和P組羔羊瘤胃中大量存在普雷沃菌(Prevotella)分別為14.87%和19.22%和梭菌(Clostridium)分別為2.94%和2.74%。C組羔羊糞便中富含擬桿菌(Bacteroides)(8.53%)和梭菌(Clostridium) (4.99%)，P組羔羊糞便中富含普雷沃菌8.35%和梭菌6.08%。因此，在本研究中，飼糧中添加丁酸梭菌對羔羊腸道菌群有顯著影響。

文章小結(jié)

本研究考察了飼料中添加丁酸梭菌對羔羊微生物定植模式、骨骼肌發(fā)育和肉質(zhì)的影響。丁酸梭菌可改變糞便微生物組成，促進腸道發(fā)育，調(diào)節(jié)骨骼肌發(fā)育，改善肉質(zhì)和生長性能。這項研究探究了腸道微生物群對骨骼肌發(fā)育和肉品質(zhì)的作用機制，并鼓勵將丁酸梭菌應(yīng)用在羔羊生產(chǎn)過程中。

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