📄 agriculture

Residual feed intake phenotype modulates growth performance and ruminal microbiome responses to a Bacillus-based direct-fed microbial in beef steers

本研究表明，添加基于芽孢杆菌的直接添加微生物制剂能够增强肉牛的生长性能，并根据其剩余采食量表型差异化地调节瘤胃微生物组，其中饲料转化效率高的动物比效率较低的动物表现出更大的获益。

原作者： Modoluwamu Idowu, Taylor Sidney, Godstime Taiwo, samanthia Johnson, Yarahy Leal, Aderanti Oni, Yun Jiang, Matthew Wilson, Gene Felton, Olanrewaju Morenikeji, Zaira Estrada-Reyes, Andres Pech-Cervantes

发布于 2026-09-01

📖 1 分钟阅读☕ 轻松阅读

CC BY 4.0

原作者： Modoluwamu Idowu, Taylor Sidney, Godstime Taiwo, samanthia Johnson, Yarahy Leal, Aderanti Oni, Yun Jiang, Matthew Wilson, Gene Felton, Olanrewaju Morenikeji, Zaira Estrada-Reyes, Andres Pech-Cervantes, Ibukun Ogunade

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

技术摘要：残余采食量表型调节肉牛对枯草芽孢杆菌类直接添加微生物剂的生长性能及瘤胃微生物组响应

问题陈述
直接添加微生物（DFM），特别是基于枯草芽孢杆菌（Bacillus）的添加剂，被广泛用于通过调节胃肠道微生物群落来增强反刍动物的健康和生产力。然而，这些添加剂在肉牛中的功效并不一致，其响应在程度和方向上均存在差异。虽然以往的研究将这种变异归因于菌株差异、剂量和日粮组成等因素，但相比之下，针对宿主相关决定因素的研究关注较少。具体而言，目前尚不清楚动物固有的采食效率表型（以残余采食量 RFI 来衡量）是否会影响对 DFM 补充剂的响应。负 RFI 牛（采食效率更高）具有与正 RFI 牛（采食效率较低）不同的瘤胃微生物群落和代谢谱，这表明瘤胃环境可能会制约微生物添加剂的功效。本研究旨在解决关于 RFI 表型是否调节生长性能及瘤胃微生物组对基于枯草芽孢杆菌补充剂响应的知识空白。

研究方法
本研究采用 2 × 2 析因实验设计，使用了 40 头从初始 108 头中筛选出的不同 RFI 表型的杂交（安格斯 × 赫里福德）肉牛犊牛。

表型选择： 在经过 49 天的 RFI 测定期后，选择了 20 头负 RFI 犊牛（平均 RFI = −1.66 kg/d；效率更高）和 20 头正 RFI 犊牛（平均 RFI = 1.62 kg/d；效率较低）。
处理： 犊牛被分配到四组之一：在每种 RFI 表型内分别设有对照组（CON）或枯草芽孢杆菌补充组（BAC）。该基于枯草芽孢杆菌的 DFM（Papillon, Easton, MD）以每天每头 14 克（约 1.5 × 10⁸ CFU/g）的剂量添加到以玉米青贮饲料为基础的全混合日粮（TMR）中。
持续时间： 喂养试验持续 70 天。
测量指标：
- 生长性能： 使用 GrowSafe 传感器持续记录个体干物质采食量（DMI）。在第 0、14、42 和 70 天测量体重（BW），以计算平均日增重（ADG）和料肉比。
- 微生物组分析： 在第 70 天收集瘤胃液。提取微生物 DNA，并在 Illumina MiSeq 平台上对 16S rRNA 基因的 V3–V4 区进行测序。
- 生物信息学： 使用 QIIME 2 和 DADA2 处理序列以生成扩增子序列变体（ASVs）。利用 SILVA 138 数据库进行分类学鉴定。使用 MicrobiomeAnalyst 进行多样性指标（Chao1 丰富度、Bray–Curtis β 多样性）分析，并使用 SAS 进行丰度统计建模。
统计分析： 生长和微生物组数据通过混合模型进行分析，将饮食、RFI 表型及其交互作用作为固定效应。显著性水平设定为 P ≤ 0.05，对于 0.05 < P ≤ 0.10 的情况记为具有趋势。

主要结果

生长性能： 在最终体重（BW）和平均日增重（ADG）方面观察到显著的饮食 × RFI 交互作用 (P = 0.02)。在负 RFI 犊牛中，与对照组相比，枯草芽孢杆菌补充显著增加了最终体重（489 kg 对比 467 kg）和平均日增重（2.19 kg/d 对比 2.05 kg/d）。相反，在接受添加剂的正 RPI 犊牛中未检测到生长性能的改善。DMI 受 RFI 表型影响 (P = 0.03)，但不受饮食或交互作用的影响。
微生物组多样性：
- α 多样性： Chao1 丰富度表现出饮食 × RFI 交互作用 (P = 0.05)。补充剂增加了负 RFI 犊牛的微生物丰富度，但对正 RFI 犊牛没有影响。
- β 多样性： 群落组成（Bray–Curtis 差异）显示出饮食 × RFI 交互作用 (P = 0.01)。在正 RFI 犊牛中，对照组与补充组之间存在显著差异 (P = 0.04)，而在负 RFI 犊牛中未检测到差异 (P = 0.31)。
分类学变化：
- 门水平： 在 Bacteroidota 和 Firmicutes 中检测到显著的交互作用。在负 RFI 犊牛中，补充剂增加了 Bacteroidota 的丰度（32.3% 对比 28.6%），而 Firmicutes 的丰度并未增加（BAC− 为 45.1%，对比 CON− 为 48.1%）。在正 RFI 犊牛中，补充剂降低了 Bacteroidota（24.7% 对比 32.3%）并增加了 Firmicutes（50.5% 对比 45.9%）。
- 属水平： Prevotella、Lachnospiraceae_NK3A20_group 和 Ruminococcus 的交互作用显著。枯草芽孢杆菌补充增加了负 RFI 犊牛中 Prevotella 的丰度（23.5% 对比 21.0%），但在正 RFI 犊牛中降低了其丰度。相反，Lachnospiraceae_NK3A20_group 和 Ruminococcus 在正 RFI 犊牛中增加，但在负 RFI 犊牛中未增加。
- 主要效应： 补充剂增加了不同表型中 Acetitomaculum 和 Desulfobacterota 的相对丰度，同时降低了 Ruminobacter 的丰度。

意义与结论
作者得出结论，枯草芽孢杆菌类 DFM 的功效并非统一，而是强烈依赖于宿主的采食效率表型。研究表明，采食效率更高（负 RFI）的牛通过补充剂可以获得更好的生长性能，并表现出向产丙酸类分类群（Bacteroidota 和 Prevotella）转变的微生物变化。相比之下，采食效率较低（正 RFI）的牛表现出可检测到的微生物结构重组（乙酸/丁酸相关分类群的富集），但并未产生相应的性能增益。

本文声称，这些发现支持了基于采食效率分类的精准补充策略的发展。研究强调，仅凭分类学指标不足以预测 DFM 的功效，因为功能性结果（生长）与组成变化可能会发生背离，尤其是在正 RFI 动物中。作者指出，虽然本研究识别了表型依赖性的关联，但由于单时间点数据的相关性性质，无法建立因果关系，未来的工作需要结合代谢组学（如 VFA 谱分析）以充分解析潜在机制。

类似论文