近日，我校动物科技学院消化道微生物团队在国际著名期刊《Genome Biology》发表了题为“Early-life ruminal microbiome-derived indole-3-carboxaldehyde and prostaglandin D2 are effective promoters of rumen development”的研究成果，该研究利用羔羊模型来探讨营养物质和微生物群之间的早期串扰对不同日粮生态位下瘤胃壁发育的影响。

日粮在塑造胃肠道微生物群落方面扮演不可或缺的角色，微生物的代谢产物可作为信号或底物，影响宿主器官的发育和代谢健康。日粮、微生物和宿主之间的相互作用构建了一个复杂的共生体系，其如何共同促进人类和动物的健康已经引起了广泛关注，但它们之间的直接关联在很大程度上仍然是一个未解之谜。在瘤胃中，微生物发挥着多重作用，它们不仅能有效地将膳食纤维转化为重要的代谢前体，例如挥发性脂肪酸（VFA）、微生物蛋白质和维生素，还能显著影响瘤胃复层上皮和肌层的发育。瘤胃微生物的初始定植及其在出生后逐渐稳定的过程会受到不同日粮（如液态奶、谷物固体饲料、干草或这些日粮的组合）的显著影响。然而，目前仍然难以明确在出生后不同日粮营养条件下，瘤胃微生物群究竟如何影响瘤胃壁的发育以及动物的生长过程。

本研究以哺乳羔羊为研究对象，利用极端化早期营养干预策略构建了瘤胃上皮/肌层的差异化发育表型；基于天然植物成分的微生物产物标准物质质谱库和极性/非极性物质的色谱选择策略，首次鉴定出与瘤胃上皮和肌层发育密切相关的代谢物吲哚-3-甲醛（IAld）和前列腺素D2（PGD2）；利用宏基因组技术厘清了IAld和PGD2在瘤胃内的微生物合成路径并筛选出候选代谢微生物菌株，进一步通过单菌体外纯培养试验，发现假长双歧杆菌可代谢色氨酸生成IAld，白色念珠球菌具有生成PGD2的能力；利用转录组技术锚定瘤胃差异化发育的信号调控通路，体内外试验揭示了IAld通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进瘤胃上皮发育，PGD2依赖Ca2+信号通路调控瘤胃肌层发育。研究结果加深了对生命早期日粮-微生物-宿主互作的理解，首次明确了瘤胃特定菌株及其下游代谢物与瘤胃生理的直接联系，为幼龄反刍动物开食料添加剂的开发应用提供新思路。

南京农业大学为论文第一署名单位，我校已毕业研究生孙大明博士和金陵科技学院边高瑞博士为共同第一作者，刘军花教授为论文通讯作者；朱伟云教授及毛胜勇教授对本研究进行了指导，浙江湖州湖羊研究所殷雨洋副研究员为动物试验开展提供了支持，中国药科大学侯园龙博士为菌群代谢试验提供了帮助；在读研究生张凯、刘宁和已毕业研究生谢斐博士也参与了该项工作。该研究得到了国家重点研发计划项目（2021YFF1000703）和国家自然科学基金（32172752）的支持。

论文链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-024-03205-x