近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)天然產(chǎn)物大蒜素通過抑制牛瘤胃脲酶活性和調(diào)控微生物群結(jié)構(gòu)，促進(jìn)尿素氮轉(zhuǎn)化為微生物氮，為尿素飼料高效利用調(diào)控提供了指導(dǎo)。相關(guān)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(dòng)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(qiáng)，易導(dǎo)致尿素氮的浪費(fèi)。大蒜素是大蒜的重要天然產(chǎn)物，在飼料中常作為誘食劑使用，同時(shí)具有抑菌、抑制甲烷產(chǎn)生等作用。團(tuán)隊(duì)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(diào)控機(jī)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(jié)構(gòu)學(xué)分析表明大蒜素與脲酶活性中心關(guān)鍵氨基酸殘基結(jié)合形成占位效應(yīng)進(jìn)而阻礙尿素結(jié)合，揭示了大蒜素抑制脲酶活性機(jī)制。利用人工瘤胃模擬系統(tǒng)，驗(yàn)證大蒜素顯著減緩瘤胃尿素水解和氨產(chǎn)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(jié)構(gòu)，抑制普雷沃氏菌等蛋白分解菌、促進(jìn)瘤胃桿菌等能量產(chǎn)生菌和解毒脫氮桿菌等反硝化細(xì)菌生長。通過15N-尿素代謝流分析表明，尿素氮不僅轉(zhuǎn)化成微生物氨基酸，還能轉(zhuǎn)化成氨基糖氮和嘌呤嘧啶氮等，而大蒜素促進(jìn)尿素氮向微生物氨基酸、核苷酸等含氮化合物的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)尿素氮利用率提高42%，增強(qiáng)微生物生長和代謝活動(dòng)，揭示了大蒜素調(diào)控尿素氮轉(zhuǎn)化成微生物氮的代謝機(jī)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(diào)控劑，揭示了尿素氮向微生物氮的轉(zhuǎn)化途徑，為牛羊豆粕減量替代提供了支撐。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02111-z
