近日，中心刘军花教授在国际著名期刊《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。该研究首次发现了瘤胃微生物源吲哚三甲醛（IAld）和前列腺素D2（PGD2）促进瘤胃发育的作用及靶点。
瘤胃是反刍动物的“首过”消化吸收代谢器官，其功能发育及稳态维持是反刍动物高效健康生产的生理基础。瘤胃早期发育受日粮-微生物互作的调控，微生物代谢物在其中起关键介导作用，但目前对除挥发性脂肪酸以外的其他瘤胃微生物代谢物调控瘤胃发育的作用及机制认知不足。
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、极性/非极性物质的色谱选择策略和高分辨率质谱技术，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三甲醛（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，首次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。
中心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：http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-024-03205-x
