随着振兴奶业行动的实施,遗传改良工作的进步,日粮配方设计日益精准,我国奶业发展迅猛,但如何同时提高产奶量和乳品质量,仍然是奶业发展所需解决的重要问题。乳脂和乳蛋白等营养物质含量易受奶畜生理阶段、日粮营养、饲养方式和饲养环境等因素影响。日粮碳水化合物的结构类型及含量显著影响奶产量及乳品质。随着“精准营养”理念的提出,日粮配方设计逐渐摒弃如“精粗比”等粗略指标,研究评价日粮的有效营养指标对优化日粮配方,提高乳产量及质量至关重要。淀粉是非结构性碳水化合物的主要组分,是日粮中重要的供能物质。反刍动物瘤胃和肠道均可消化利用淀粉,且代谢方式和利用效率不尽相同,因此,将日粮中淀粉细化为瘤胃可降解淀粉（RDS）及过瘤胃淀粉（RES）有助于碳水化合物的高效利用。高通量测序技术及生物信息学的快速发展和广泛应用,克服了传统动物营养学研究方法的局限性,并扩展了动物营养学研究领域。本论文通过传统营养研究方法与组学测序和生物信息学分析相结合的手段,研究日粮RDS对奶山羊泌乳性能,以及乳腺和肝脏组织的转录、代谢层面的影响,解析RDS调控乳成分合成的机制,为碳水化合物调控奶山羊乳成分合成提供理论依据。试验一瘤胃可降解淀粉对奶山羊泌乳性能及乳成分合成的影响日粮总淀粉含量相同但RDS不同对奶畜泌乳性能的影响也不尽相同,为明确RDS对奶山羊泌乳性能及乳前体物合成的影响,本试验通过小麦部分替代玉米的方式配制了总淀粉、NDF和其他主要养分含量相同但RDS含量不同的3种日粮。选取体况、胎次、泌乳天数相近的18只关中奶山羊,配对均分为3组,分别饲喂低RDS日粮（LRDS=20.52%）、中RDS日粮（MRDS=22.15%）和高RDS日粮（HRDS=24.88%）。试验期5周。研究结果表明:日粮RDS水平不影响奶山羊DMI（P>0.05）,HRDS组趋于降低产奶量（P=0.09）,LRDS组乳脂含量显著高于MRDS和HRDS组（P<0.05）,但MRDS乳脂产量与LRDS组无显著差异,HRDS组的乳脂产量显著低于LRDS和MRDS组（P<0.05）。随着RDS水平升高,瘤胃中B.fibrisolvens和Pseudobutyrivibrio丰度显著降低,瘤胃中trans-10,cis-12 conjugated linoleic acid（CLA）含量显著上升。各处理对乳蛋白含量无显著影响（P>0.05）,MRDS组的乳蛋白产量显著高于HRDS组（P<0.05）,MRDS组中亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸的乳动脉供应量显著高于HRDS组（P<0.05）,MRDS组中EAA的供应量有高于HRDS组的趋势（P=0.075）。乳糖含量和产量在各处理组间差异不显著。HRDS组中乳体细胞数显著高于LRDS和MRDS组（P<0.05）。MRDS组的泌乳效率略优于LRDS组和HRDS组（P=0.07）。综上所述,在日粮总淀粉和NDF含量相近的情况下,适当提高RDS含量有助于提高奶山羊泌乳性能,但RDS含量过高将降低乳脂和乳蛋白产量。试验二瘤胃可降解淀粉对乳腺组织转录层的影响及机制乳腺是具有合成功能的外分泌器官,可从血液中摄取大量营养物质并在一系列酶的协助下合成乳脂、乳蛋白和乳糖。基于试验一的研究结果,本试验通过转录组学技术揭示在饲喂不同RDS水平日粮条件下,奶山羊乳腺组织转录层面的变化及相关机制。试验设计同试验一,于正试期第35 d晨饲后3 h采取各处理组奶山羊的乳腺组织进行转录组学测序。基于FDR<0.1、FC>1.5的筛选标准,对三个处理组两两比较下所筛选出的全部差异基因进行GO富集分析,排名前10的生物学过程大部分与脂质代谢相关,其中显著富集的生物学过程为脂质的生物合成（GO:00086,FDR<0.05）。参与该过程的差异表达基因有:ACSS2、MVD、AGPS、SCD5、FADS2、CERCAM、HSD17B7、HSD17B12、TP53RK、SC5D、ATM、INSIG1、LOC102177400和GDF1。与LRDS和MRDS组相比,与脂肪酸和胆固醇合成的相关基因在HRDS组中显著下调。对三个处理组两两比较下所筛选出的全部差异基因进行WGCNA分析,与乳脂含量呈显著正相关的基因模块中,大部分节点都与脂质代谢相关,INSIG1是其中连接度最高的核心基因。RDS水平对乳蛋白合成相关基因表达量无显著影响。综上所述,饲喂HRDS日粮使奶山羊乳腺组织中与脂肪酸和胆固醇合成相关的基因显著下调,其中INSIG1是调控乳脂合成的潜在靶点。试验三瘤胃可降解淀粉对奶山羊乳腺动静脉血浆代谢物的影响试验二利用乳腺组织转录组学分析表明:饲喂HRDS日粮显著下调乳腺组织中与乳脂合成的相关基因。然而,日粮RDS对乳腺组织代谢层面有何影响及代谢机制仍不清楚。本试验利用代谢组学技术分析各处理组间乳动脉和乳静脉血浆的差异代谢物,揭示日粮RDS对奶山羊乳腺组织代谢层面的影响及机制。试验设计同试验一,于试验期第35 d晨饲后3 h采集奶山羊乳动静脉血浆进行代谢组学分析。结果显示,不同处理组间乳动脉中差异代谢物的KEGG富集分析,显著富集到初级胆汁酸合成相关代谢通路。与胆汁酸合成相关的差异代谢物有:胆酸、牛磺胆酸和甘氨胆酸。不同处理组间乳静脉中差异代谢物的KEGG富集分析,显著富集到脂肪酸合成代谢通路,其中相关的差异代谢物有:十二烷酸、十四烷酸、棕榈酸、油酸和硬脂酸。十二烷酸和十四烷酸为三个比较组共有差异代谢物。三组间动脉血浆中上述脂肪酸含量无显著差异。随着日粮RDS水平的提高,乳腺动、静脉血浆中初级胆汁酸浓度显著降低（P<0.05）。综上所述,饲喂HRDS日粮干扰奶山羊乳腺组织的脂质代谢和机体胆汁酸代谢。十二烷酸和十四烷酸可能是反映乳脂合成过程的关键标志物。HRDS日粮诱发的初级胆汁酸浓度的降低可能是干扰乳脂合成的另一个关键因素。饲喂奶山羊HRDS日粮导致血浆初级胆汁酸浓度降低的原因仍有待进一步研究。试验四基于转录组学揭示瘤胃可降解淀粉对肝脏胆汁酸代谢的影响及机制胆汁酸可促进小肠吸收脂肪和脂溶性维生素,并以信号分子激活SREBPs和PPARs信号通路,在机体脂质代谢过程中发挥重要作用。基于试验三结果,本试验利用肝脏组织转录组学分析,研究日粮RDS对肝脏胆汁酸合成代谢的影响,并揭示其机理。试验设计同试验一,由于乳腺动、静脉血浆中初级胆汁酸浓度随RDS水平的升高而显著降低,本试验选取HRDS和LRDS组的肝脏样品进行转录组测序。结果显示,基于P-value<0.05、FC>2的筛选标准,HRDS与LRDS相比筛选到569个DEGs,其中250个DEGs上调、319个DEGs下调。HRDS组肝脏组织脂多糖结合蛋白基因（LBP）表达量和血浆白细胞数显著升高（P<0.05）。HRDS组中上调DEGs的GO富集分析显著富集到急性炎症反应、防御反应和白细胞聚集等生物学过程。HRDS组下调DEGs的GO富集分析显著富集到DNA整合、RNA磷酸二酯键水解、DNA生物合成和RNA依赖性DNA生物合成等生物过程。KEGG富集分析结果显示,4个下调基因与胆汁酸分泌途径有关（MDR1、RXRα、AE2和SULT2A1）。对筛选出的DEGs进行WGCNA分析,与乳动脉血免疫细胞数目显著正相关的基因模块中,基因功能大多与免疫反应相关,连接度较高的3个核心基因（C1QB、C1QC、CD48）可能成为肝脏炎症的生物标志物,与乳动脉血免疫细胞数目显著负相关的基因模块中,基因功能大多与DNA合成和RNA依赖的DNA合成过程有关。综上所述,HRDS日粮可增加瘤胃LPS含量,引发肝脏中由LPS介导的炎症反应,降低胆汁酸分泌相关基因的表达量,从而导致血浆胆汁酸含量异常,极可能干扰机体脂质代谢,进而影响乳脂合成。综上所述,奶山羊日粮在淀粉、NDF和其他主要养分含量相近的情况下,适当增加RDS含量有助于提高产奶量,但RDS含量过高影响泌乳性能。高RDS日粮通过降低瘤胃氢化细菌B.fibrisolvens+Pseudobutyrvibrio丰度,引起瘤胃脂肪酸氢化异常,产生具有抑制乳脂合成作用的trans-10,cis-12 CLA。trans-10,cis-12 CLA随血液循环至乳腺,经INSIG1介导下调与脂肪酸和胆固醇合成相关基因的表达量,降低乳脂含量和乳脂产量。饲喂HRDS日粮导致乳动脉对乳腺氨基酸的供应量和乳腺的摄取量减少,降低乳蛋白产量。HRDS日粮增加瘤胃LPS含量,引起肝脏中由LPS介导的炎性反应,诱发胆汁酸代谢异常,这可能是引发奶山羊泌乳性能降低的重要原因之一。