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肠道微生物,或是生产美味牛奶的关键

我们都以为,良好的饲养环境与美味的草料是奶牛成为产奶冠军的唯一因素。7月3日发表在《Science Advances》上的研究告诉我们,情况并非如此,奶牛肠道中的微生物也起到了关键作用。现在,研究人员表示,他们已经知道哪些微生物能帮助奶牛产出最好的牛奶。

法国国家农业研究所的动物科学家Diego Morgavi没有参与这项研究,他表示,这一发现提出了改善牛奶质量和减少奶牛甲烷排放的新方法。甲烷是温室气体的主要来源。

奶牛和其他反刍动物,如山羊和绵羊,有一种叫做瘤胃的特殊胃。在那里寄居着成百上千万的微生物。这些微生物将干草、青草和其他难以消化的植物物质分解为可用的营养素与热量。但不利的一面是,全世界的反刍动物每年会通过打嗝和放屁排放出大约1亿吨的甲烷,使它们成为仅次于水稻种植的第二大与人类相关的温室气体排放源。

大多数与性状相关的微生物与瘤胃丙酸酯和醋酸杆菌有关。图片来源:Science Advances

为了研究这些微生物对牛奶质量和产生甲烷的影响,以色列贝尔谢巴内盖夫地区的本古里安大学的生物学家Itzik Mizrahi与英国阿伯丁大学的动物科学家John Wallace教授组成了一个研究团队,他们对几群奶牛的肠道微生物组进行了研究,以确定这些微生物是否对奶牛的数百种性状产生影响,如生长速度、牛奶产量和质量以及甲烷产量等。

他们从英国、意大利、瑞典和芬兰的七个农场超过1000头奶牛中收集了微生物DNA和有关这些性状相关的信息。这些奶牛是荷兰荷斯坦(Holsteins)奶牛和挪威红牛,这两种奶牛是欧洲乳品畜牧业的主要品种。

研究团队通过DNA识别每头奶牛肠道中的微生物,并对菌群进行比较,以确定哪些细菌、原生动物、真菌及其他微生物是奶牛共有的。然后,研究人员利用机器学习来确定微生物如何影响这些性状。

尽管每头奶牛都有独特的微生物组,但其中一半奶牛共有512种微生物。研究团队的分析表明,在决定牛奶的美味程度和甲烷产量方面,有39种“核心微生物”比基因的作用更强。

图片来源:Science Advances

在美国伊利诺伊大学研究奶牛微生物组和牛奶生产的研究员Fabio Lima说,肠道微生物组对奶牛的这些性状产生了惊人且强大的影响。Morgavi想要确定其他品种的奶牛是否也具有相同的核心微生物。但同时,他认为在奶牛的食物中添加特定的微生物或许能减少甲烷排放,就像人类服用益生菌一样。

Lima指出,想要控制整个微生物组将非常具有挑战性。Lima现在已经开始研究如何改善牛奶口味和产量了。Wallace说,至少现在很清楚的是,向奶牛肠道中添加特定微生物能带来不同的作用。

来源:中国生物技术网