ヒツジにおける飼料変換効率の基盤となるルーメン微生物叢と宿主多臓器相互作用の統合解析

科学分野:

• 動物科学;微生物学;メタボロミクス

背景:

• ルーメン微生物叢は反芻動物の飼料効率に大きく影響する。;飼料変換効率（FCE）を制御する宿主と微生物の相互作用は、まだ十分に理解されていない。

研究 の 目的:

• ルーメン微生物が、宿主臓器との統合的相互作用を通じて飼料変換効率（FCE）をどのように形成するかを調査する。;ヒツジにおける飼料効率の変動の基盤となるメカニズムを解明する。

主な方法:

• ルーメンメタゲノミクスと宿主多臓器転写ゲノミクスを組み合わせた統合マルチオミクス解析。;異なる飼料変換効率（FCR）表現型（低FCR vs 高FCR）を持つHuヒツジの選択。;肝臓、筋肉、ルーメン上皮におけるルーメン微生物叢の組成、機能、および宿主遺伝子発現の比較分析。

主要な成果:

• 低FCRヒツジは成長が促進され、ルーメン内のプロピオン酸濃度が高く、特定の細菌（Saccharofermentans、Succinvibrionaceae_UBA2804）とアミノ酸およびプロピオン酸合成のための機能経路が豊富な微生物叢を示した。;低FCRヒツジと高FCRヒツジの間で、異なる炭水化物活性酵素と水素代謝プロファイルが観察された。;宿主の転写ゲノミクスにより、微生物由来の短鎖脂肪酸に関連する糖代謝と糖新生経路の肝臓特異的な濃縮が明らかになり、筋肉ではエネルギー消費遺伝子が最適化されていた。

結論:

• 低FCRヒツジのルーメン微生物叢は、揮発性脂肪酸とアミノ酸合成において優れた能力を持ち、エネルギー源でのエネルギー利用を促進する。;ルーメン微生物によって生成されるプロピオン酸は、肝臓の糖新生を促進し、筋肉の成長にエネルギーを供給し、飼料効率を改善する。;ルーメン微生物叢と肝臓との共代謝は、反芻動物における飼料効率の改善を決定する重要な要因である。