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基于GC–MS代谢组学技术筛选酵母培养物调节瘤胃功能的有效组分及其作用机制研究

批准号:
32102574
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:
孙喆
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:
孙喆

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
酵母培养物因其促生长、抗应激、保障肠道健康且成本低等优点,成为抗生素替代品研发的热点。研究表明它是通过酵母细胞发酵时所产生的细胞外代谢产物来发挥作用,但代谢产物组成复杂,其主要或特定的有效成分未有确切描述和解释,导致其作用机制尚不明确,严重限制其应用。本项目基于GC–MS非靶向代谢组学等技术,通过体外培养和动物试验,运用多元变量分析方法,筛选并确证具有调节瘤胃功能的酵母培养物有效组分,探讨有效组分对瘤胃微生物组和代谢组的影响,构建差异菌群、代谢产物及通路的互作体系,从而全面和深入系统地揭示酵母培养物对瘤胃调控作用机理和营养代谢机制。预期本研究将为酵母培养物在反刍动物营养中的高效利用提供理论依据。
英文摘要
Yeast culture (YC) can promote growth performance, resistance to stress and can sustain intestinal health and therefore represent antibiotics alternative. Studies have shown that these properties are due to various extracellular metabolites produced by yeast cells during fermentation. However, application of YC is seriously limited by the fact that the composition of their metabolites is complex, that the main effective components specific to the YC are unknown and that their mechanism of action is not clear. The purpose of this study is to screen the “effective ingredients” of YC which could regulate rumen function using non-targeted metabolomics based on GC-MS, multivariate statistical analysis and fermentation experiments in vivo and vitro. Meanwhile, explore the influence of effective components on rumen microbiome and metabonomics, and construct the interaction system of different flora, metabolites and their pathways, so as to comprehensively and deeply understand the regulation mechanism and nutrient metabolism mechanism of YC on rumen. This study will provide the theoretical basis for a rational and effective utilization of YC for the nutrition of ruminants.
本研究采用GC–MS非靶向代谢组学等先进技术,通过体外培养和动物实验,结合多元变量分析方法,筛选并验证了具有调节瘤胃功能的酵母培养物有效成分。在此基础上,深入探讨了这些有效成分对瘤胃微生物群落和代谢组的影响,并构建了差异菌群、代谢产物及代谢通路的互作网络,从而全面、系统地揭示了酵母培养物对瘤胃的调控作用机制及其营养代谢途径。本项目的主要研究结果如下:.⑴通过代谢组学、高通量测序技术及多元变量分析,鉴定了酵母培养物中具有维持瘤胃内环境稳定功能的有效组分,包括丙酸、草酸、来苏糖、5-羟色氨酸、甘露聚糖及松二糖。.⑵从微生物组和代谢物组层面阐明了酵母培养物对瘤胃的作用机理。酵母培养物及其有效组分通过改变瘤胃体外培养发酵液的微生物区系,显著影响了瘤胃微生物的代谢过程,提高了底物中干物质的降解率,有效增强了瘤胃功能。同时,通过促进瘤胃微生物的发酵,酵母培养物上调了瘤胃中氨基酸代谢和碳水化合物代谢通路的代谢物水平。间接或直接地改变了绵羊的体内代谢机制,增加了血清中生长激素和胰岛素的浓度,影响了营养物质的代谢和分配,提高了绵羊可消化营养物质的摄入量、平均日增重和屠宰率,并降低了胴体脂肪含量。总体而言,酵母培养物对动物生长性能、屠宰性能以及瘤胃的发酵和微生物代谢活动均表现出一定的正向调控作用。本研究为揭示酵母培养物的功能本质,系统阐明其对反刍动物的作用机制,并为解决酵母培养物在反刍动物营养中的高效利用问题提供了重要的学术依据和应用价值。
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