课题基金 / 基金详情

日粮RDP水平对生长期肉牛蛋白质补偿沉积的作用机制

批准号:
32102573
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李蒙蒙
依托单位:
学科分类:
动物营养学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李蒙蒙

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
生长期肉牛的补偿生长主要表现为蛋白质的补偿沉积。尽管补偿生长的优势已经被广泛用于肉牛的养殖生产,但是日粮蛋白质限饲后恢复对生长期肉牛蛋白质补偿沉积的作用机制尚不清楚。日粮中的蛋白质可分为瘤胃可降解蛋白(RDP)和瘤胃非可降解蛋白(RUP)。基于前期对Molly机理模型中瘤胃氮代谢和尿素氮循环的研究基础,本课题旨在研究日粮RDP水平对生长期肉牛在补偿生长阶段瘤胃微生物蛋白合成和骨骼肌蛋白质沉积的作用机制。试验拟通过维持RUP水平而调控日粮RDP来构建肉牛补偿生长的动物模型,利用消化代谢试验测定微生物蛋白合成量、尿液中尿素氮排泄量和体蛋白沉积量,结合高通量测序技术研究瘤胃微生物的菌群结构变化和肌肉组织中功能基因的差异表达,来阐明日粮RDP水平对生长期肉牛蛋白质补偿沉积的作用机制,为提高饲料蛋白质转化效率,改善牛肉品质提供理论依据和实证支持。
英文摘要
The compensatory growth of growing beef cattle is mainly represented by protein allometric accretion. Although the advantage of compensatory growth has been widely applied in the beef industry, the mechanisms regarding protein allometric accretion in growing beef cattle induced by dietary protein restriction and subsequent protein re-alimentation remain to be fully elucidated. Dietary protein can be divided into rumen-degradable protein (RDP) and rumen-undegradable protein (RUP). Based on our previous studies of Molly cow model on ruminal nitrogen metabolism and nitrogen recycling, we aim to investigate the mechanisms of dietary RDP concentration on microbial protein synthesis as well as protein accretion in skeletal muscle during a period of compensatory growth in growing beef. A protein allometric accretion phenomenon will be induced by manipulating dietary RDP restriction and succedent re-alimentation without changing RUP. We will conduct an animal trial to quantify synthesized microbial protein in the rumen, urinary urea excretion, and protein retention in the whole body. Meanwhile, we will use the high-throughput sequencing technology to study the composition of rumen microbiota and the differential expression of functional genes in longissimus dorsi muscle tissue. The results of this study will allow us to better understand mechanisms of protein accretion in growing beef cattle during a period of compensatory growth, which will provide important theoretical basis and empirical support to improve dietary protein conversion rate and meat quality for beef cattle.
补偿生长是指动物在生长阶段由于营养供应不足导致生长速度下降或受阻,但营养水平恢复正常后,生长速度明显加快的生理现象。尽管补偿生长的优势已经被广泛用于肉牛的养殖生产,但是日粮蛋白质限制后恢复对生长期肉牛蛋白质补偿沉积的作用机制尚不清楚。本研究通过调控日粮蛋白质水平(维持RUP而调控RDP)研究了日粮蛋白质限饲后恢复对生长期肉牛生长性能、营养物质消化率、瘤胃发酵和微生物区系、氮平衡、血浆氨基酸靶向代谢组学及肌肉组织转录组学特征的影响。结果表明,蛋白质限饲降低了ADG,而补偿期ADG较对照组显著提高。与对照组相比,限饲期氮沉积量减少,补偿期氮沉积量和氮利用率提高。日粮蛋白质限饲降低了瘤胃中乙酸、丙酸、异戊酸、谷氨酰胺、谷氨酸和异亮氨酸的浓度,而精氨酸、赖氨酸和谷氨酸的浓度在恢复阶段显著增加。日粮蛋白质限饲降低了拟杆菌门的相对丰度,但增加了变形菌门的相对丰度。日粮蛋白质恢复后细菌在门水平上没有差。在属水平上,日粮蛋白质限饲降低了拟杆菌、普雷沃氏菌和双歧杆菌的相对丰度。日粮蛋白质恢复后,处理组组中大肠杆菌相对丰度降低,而Pusillibacter的相对丰度显著增加,表明瘤胃微生物组对日粮蛋白质的变化具有动态适应性。蛋白质限饲使血浆缬氨酸和天冬氨酸浓度降低,脯氨酸和3-甲基-L-组氨酸浓度升高;补偿期则显著提高血浆瓜氨酸浓度。限饲期上调肌细胞膜氨基酸转运体SLC43A1,补偿期下调SLC7A8。在肌细胞内,限饲期上调的CASTOR2通过抑制mTORC1磷酸化抑制蛋白质合成;而补偿期DDIT激活mTOR信号通路促进蛋白质合成。靶向代谢组学与转录组学联合分析表明,限饲后补偿可通过调控氨基酸代谢及氨基酸转运体、mTOR信号通路相关功能基因表达,促进蛋白质合成并减少肌肉分解。本研究阐明了日粮RDP水平对生长期肉牛蛋白质补偿沉积的作用机制,为提高饲料蛋白质转化效率提供了理论依据和技术指导。
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