近日，中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶業(yè)創(chuàng)新團隊研究發(fā)現(xiàn)天然產物大蒜素通過抑制牛瘤胃脲酶活性和調控微生物群結構，促進尿素氮轉化為微生物氮，為尿素飼料高效利用調控提供了指導。相關研究成果發(fā)表在《微生物組（Microbiome）》上。
豆粕減量替代已成為畜禽健康養(yǎng)殖的國家重大需求。尿素是反芻動物豆粕減量替代的重要“開源”飼料，有利于微生物氮合成，但因瘤胃脲酶活性過強，易導致尿素氮的浪費。大蒜素是大蒜的重要天然產物，在飼料中常作為誘食劑使用，同時具有抑菌、抑制甲烷產生等作用。團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，大蒜素也有抑制瘤胃尿素分解作用，但是大蒜素對于瘤胃脲酶和尿素氮代謝調控機制仍不清楚。
研究發(fā)現(xiàn)大蒜素能抑制瘤胃脲酶活性，通過結構學分析表明大蒜素與脲酶活性中心關鍵氨基酸殘基結合形成占位效應進而阻礙尿素結合，揭示了大蒜素抑制脲酶活性機制。利用人工瘤胃模擬系統(tǒng)，驗證大蒜素顯著減緩瘤胃尿素水解和氨產生，在宏基因組菌株尺度上揭示大蒜素改變瘤胃微生物群落結構，抑制普雷沃氏菌等蛋白分解菌、促進瘤胃桿菌等能量產生菌和解毒脫氮桿菌等反硝化細菌生長。通過15N-尿素代謝流分析表明，尿素氮不僅轉化成微生物氨基酸，還能轉化成氨基糖氮和嘌呤嘧啶氮等，而大蒜素促進尿素氮向微生物氨基酸、核苷酸等含氮化合物的轉化，實現(xiàn)尿素氮利用率提高42%，增強微生物生長和代謝活動，揭示了大蒜素調控尿素氮轉化成微生物氮的代謝機制。該研究拓展了大蒜素作為飼料添加劑由傳統(tǒng)誘食劑向功能調控劑，揭示了尿素氮向微生物氮的轉化途徑，為牛羊豆粕減量替代提供了支撐。
中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所博士后張仕琦為第一作者，趙圣國研究員和王加啟研究員為通訊作者。該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金項目等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02111-z
