肥育ヤギのルーメン微生物叢、成長成績、枝肉形質および肉質に及ぼすフォレージタイプの影響

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ORIGINAL RESEARCHの記事
フロント Vet. Sci.、2023年4月27日
第2回 動物栄養学と代謝学
第10巻～2023年｜https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1147685
この記事は、「研究テーマ」の一部です。
腸内細菌叢： 家畜の栄養、健康、福祉との関連性
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肥育ヤギのルーメン微生物叢、成長成績、枝肉形質および肉質に及ぼすフォレージタイプの影響
Zhou-lin Wu1 † Xue Yang2 † Jiamin Zhang1, Wei Wang1, Dayu Liu1, Bo Hou1, Ting Bai1, Rui Zhang1, Yin Zhang1, Hanyang Liu2, Hongwen Hu3, Yunhong Xia3*.
1成都大学食品生物工程学院四川省食肉加工重点実験室（中国・成都市
2成都農林科学院、中国・成都
3中国・內江市農業科学院
ヤギに給与される飼料は、ルミン微生物叢に影響を与え、さらに成長成績、肉質および栄養組成に影響を与える。本研究の目的は、ヤギの成長成績、枝肉形質、肉の栄養組成、ルーメン微生物叢、および主要細菌と長胸筋および半膜様筋のアミノ酸および脂肪酸との関係に対する異なる飼料の影響を調査することであった。Boer系交雑種ヤギに、Hemarthria altissima（HA）、Pennisetum sinese（PS）、または飼料用トウモロコシ（FG）を添加した市販濃厚飼料を別々に与え、実験開始から90日後に屠畜した。成長成績に変化はなかったが、着衣率、半解凍屠体率、解凍屠体率といった枝肉形質は、調査した処理によって有意差が見られた。飼料用トウモロコシを与えたヤギの肉、特に半膜様筋は必須アミノ酸が豊富であり、有益な脂肪酸の量も増加する。16S rRNA遺伝子配列解析の結果、すべてのグループにおいて、ファーミキューテス、バクテロイデーテス、プロテオバクテリアが最も優勢なファイラであったが、相対量に差があった。さらに、分類学的解析と線形判別分析効果量（LEfSe）により、3つの飼料処理間で異なる発現を示す特定の分類群が特定された。スペアマン相関分析の結果、ルーメン微生物群はヤギ肉の栄養組成と有意に関連しており、最長筋と比較して半膜様筋でより有意な正の相関が確認された。具体的には、脂質代謝関連細菌であるRikenellaceae_RC9_gut_groupは肉のアミノ酸組成と正の相関を示し、Oscillospiraceae_UCG-005属は脂肪酸組成と正の相関を示しました。これらの細菌属は、栄養価や肉質を改善する可能性があると考えられる。以上の結果から、肥育ヤギにおいて、異なる飼料が枝肉形質、肉の栄養組成、ルーメン微生物叢を変化させ、飼料用トウモロコシがその栄養価の向上を誘導することが示された。

  1. はじめに
    マトンは従来から健康食品として扱われており、高齢者、子供、妊娠中の人に有益とされている(1)。一般に、ヤギ肉は牛肉や豚肉に比べ、多価不飽和脂肪酸の割合が中程度に高く、コレステロールや飽和脂肪酸の含有量が少ないなど、好ましい脂肪酸を含んでいる（2、3）。肉質と栄養素は相当数の要因によって決定されるが、遺伝、食餌、管理は高い順位を持つ要因である(4)。飼料は、総生産コストの80%に達するため、飼育過程に大きな経済的影響を与える(5)。動物由来の食品の品質と受容性を向上させるためには、適切な飼料が重要であることに留意することが重要である(6)。
    飼料は反芻動物の家畜にとって最も安価で主要な栄養源と考えられている。反芻動物には、ルーメン微生物の助けを借りて飼料を分解・利用する能力が備わっており、同時に身体に十分なエネルギーとタンパク質を供給することができます（7, 8）。反芻動物のルーメンは非常に複雑な微生物生態系であり、細菌、原生動物、真菌、古細菌、そしてごく一部のファージを含む100兆（1014）個の微生物が生息しています。これらの微生物はルーメン内での植物性物質の分解・代謝に直接関与しているため、栄養の入手可能性が変化すると、ルーメン微生物叢の群集構造や微生物発酵パターンに影響を与えます（9）。通常、様々な細菌群が、デンプンやセルロースといった特定の飼料の利用に関連することが示されており、それらはそれぞれ糖類分解菌とセルロース分解菌によって消化される(10)。フォレージベースの飼料は、セルロースとヘミセルロースを分解するセルロース分解菌と繊維素分解菌が優勢であり、濃厚飼料はデンプンと糖を発酵させるデンプン分解アミロリチック菌が優勢である(11). 一方、ルーメン細菌群の組成は、飼料効率（12）や食肉の脂肪酸組成（3）と関連することが証明されており、脂肪酸は人間の健康と密接に関係している。
    牛の仕上げ肉は、オメガ3多価不飽和脂肪酸、共役リノール酸、優れた栄養価を向上させるために、しばしばフォレージベースの飼料を与える(13)。同様に、ヤギの場合、果樹園の混合飼料は肉の有益な脂肪酸とアミノ酸を増加させることができ、適切な種類の飼料を与えることが高品質の肉を生産するための重要な戦略であることが示唆されている（14）。このことを裏付けるように、フォレージベースの飼料が成長成績、生産品質、ルーメン微生物に及ぼす影響について広く研究されている（6、10、14、15）。しかし、異なるタイプの飼料とルーメン細菌群集組成の関連性については、まだほとんど知られていない。また、ヤギの広背筋および半膜様筋の脂肪酸およびアミノ酸とルーメン微生物叢の関係は限定的である。そこで本研究では、異なる飼料処理下におけるBoer交雑種ヤギの成長成績、枝肉形質、肉の栄養組成、ルーメン微生物叢を明らかにした。その後、ルーメン細菌群集の連続的な動的変化と脂肪酸およびアミノ酸との関係を、ハイスループット・シーケンス・アプローチにより包括的に解析した。本研究の目的は、フォレージの種類が異なる飼料のルーメン細菌群集を比較し、ヤギの栄養価の高い肉に寄与する優勢な細菌を明らかにすることである。

  2. 材料と方法
    2.1. 倫理に関する声明
    本研究に関わるすべての実験手順は、成都大学Institutional Animal Care and Use Committee（SSXY-600008）により正式に承認されたガイドラインに従って実施された。
    2.2. 動物の治療と試料採取
    本研究では、平均体重19.61±3.25kgの健康な6ヶ月齢の雄Boer交雑ヤギ15頭を登録し、高床式木製ペン（縦1.20m×横0.80m×高1.50m）内に収容した。ヤギは、濃厚飼料＋飼料の3つの飼料処理群にランダムに分けられ、各群内でHemarthria compressa、Pennisetum sinese、飼料用トウモロコシのうち1つを使用し、それぞれHA、PS、FG群とした。各群とも、濃厚飼料は1日あたり3.5kgずつ、飼料と水はともに自由摂取とした。濃厚飼料および飼料の化学組成は、補足表S1に示すとおりである。
    試験は、7日間の適応期間から始まり、90日間続いた。これらの登録されたヤギのうち、HAグループの2匹は実験中に病気になり薬物治療を受けたため、この2匹のヤギは群れから取り除かれた。最終的に、13頭のヤギのサブセットが得られ、そしてHA（N = 3）、PS（N = 5）、およびFG（N = 5）の3つのグループに分けられ、すべての動物は実験終了時に標準プロトコルに従って計量され屠殺されました。動物は、220ボルトの電圧で電気ショックを受け、その後、失血死、皮剥ぎ、内臓摘出、洗浄の手順で処理された。屠殺後すぐに、各ヤギからルーメン液サンプルを採取し、3層のチーズクロスを用いてルーメン内容物を除去した。その後、液体フラクションをプラスチックボトルに移し、さらなる評価まで-80℃で保存した。一方、枝肉は4℃に冷却して24時間保管し、その後さらに分析を行った。
    2.3. 肉質測定
    長胸筋と半膜様筋を切断し、過去の報告（3, 16）に従い肉質形質を測定した。簡単に説明すると、屠殺後24時間（pH24h）にpH値を測定した。肉色測定は、屠殺後24時間（L24h、a24h、b24h）の指標L*（明るさ）、a*（赤み）、b*（黄色み）を対象とした。ドリップロス、クッキングロス、粗タンパク質、灰分については、既述の通り測定した（3、17）。アミノ酸プロファイルおよび脂肪酸組成は、それぞれガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS 7890B-5977A, Agilent, Palo Alto, CA, United States）および液体クロマトグラフィー質量分析（液相は Thermo Ultimate 3,000 system, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, United States、質量分析は Thermo Q Exactive Focus mass spectrometer, Thermo Fisher Scientific Inc.
    2.4. DNA抽出と塩基配列決定
    各動物の凍結ルーメン液（約15g）を、QIAamp DNA Stool Mini Kit（Qiagen、中国・上海）を用いて、製造者のプロトコールに従って微生物ゲノムDNAの分離に供した。DNA の濃度と純度は、それぞれ NanoDrop ND-1000 spectrophotometer (NanoDrop Technologies, Montchanin, DE, United States) とゲル電気泳動で評価した。細菌16S rRNA遺伝子のV3-V4超可変領域を標的とするアンプリコンライブラリーは、バーコード付きタグを有するプライマー（338F、5′-ACTCCTACGGAGGCAGCA-3′、806R：5′-GGACTACHVGGTWTCTAAT-3′）を用いてPCRによって増幅した。反応は以下のサイクルパラメータで行った：95℃で3分間の初期変性、95℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒の30サイクル、72℃で10分間の最終伸長。PCR産物は1.5%アガロースゲル電気泳動で分離した。適格なアンプリコンを用いて、Illumina TruSeq (Illumina, San Diego, CA, United States) を用いて、製造者の仕様に従ってシーケンスライブラリーを作製した。最後に、ライブラリーを割合で希釈・混合し、250bpペアエンドリードを生成するためにIllumina HiSeq 2,500プラットフォームで配列決定した。
    2.5. バイオインフォマティクスとデータ解析
    ペアエンドリードは、固有のバーコードに基づいてサンプルに割り当てられ、高品質のクリーンリードは、Cutadaptソフトウェア（1.9.1）（18）を使用して取得した。配列解析は、Qiime2ソフトウェア(19)を用いて実施した。代表的な配列をOTU（operational taxonomic unit）として設定し、QIIME2に統合されたDEBLURプログラム（20）によりアライメントを行った。次に、OTUを分類学的に分類し、Silvaの参照配列のものと比較してグループ化した（99％の類似度で138がクラスター化）。アルファ多様性とベータ多様性の連続解析を行った。群集の豊かさパラメータ（Chao1およびObserved features）および多様性パラメータ（ShannonおよびSimpson index）を含むα多様性メトリクスを算出し、グループ間の有意差をKruskal-Wallis検定（19、21）により評価した。また、Bray Curtis、Jaccard、Weighted UniFrac、Unweighted UniFrac metricを含むβ多様性指標を算出し、PERMANOVA解析により有意差を評価した（19, 21）。さらに、配列の深さ、豊かさ、均等性を評価するために、希釈曲線と順位曲線を作成した。属レベルまたはそれ以上の分類学的レベルで表現が異なる細菌分類群を特定するために、効果量と連動した線形判別分析（LefSe）を実施した（22）。線形判別分析（LDA）法を用いてグループ間で異なる特徴をランク付けし、LDAスコア＞2を有意と見なした。統計解析はR（v4.1.3）ソフトウェアを用いて行った。有意性の基準はp＜0.05で実施し、値は平均値で表示した。同定されたルーミナル属と登録された全ヤギのアミノ酸および脂肪酸の含有量との間のスピアマンの相関は、R言語（v4.1.3）のcorrplotパッケージを使用して実施し、p値<0.05は統計的に有意と選択されました。
    2.6. 統計解析
    データは、SPSS 21.0 (IBM Corp., New York, United States) を用いた分散分析 (ANOVA) の一般線形モデルに基づいて分析された。異なる飼料処理の平均値間の差は、フィッシャーのLSD多重範囲検定によって求め、統計的に有意な差はp < 0.05で定義した。

  3. 結果
    3.1. フォレージ処理が成長性能および枝肉特性に及ぼす影響
    フォレージ処理群間で、ヤギの初期体重、最終体重、1日平均体重増加量に有意差はなかった（p＞0.05；表1）。さらに、半解凍重量および解凍重量の枝肉パラメータに、フォレージ処理の影響は認められなかった。しかし、HA群の動物は、PS群および／またはFG群と比較して、半解凍屠体率および解凍屠体率が有意に（p＜0.05）高く、また、着衣率も高かった（表1）。
    表1
    表1. 異なる飼料処理下におけるヤギの成長および枝肉形質。
    長胸筋と半膜様筋の枝肉形質のほとんどは、調理損失、水分量、pH24h、a24hを除き、類似していた。これらの特性について、長胸筋は半膜様筋と比較して、調理損失（p < 0.05）、pH24h（p < 0.01）、a24h（p < 0.05）が有意に高く、水分含量（p < 0.01）が低かった（表1）。飼料処理については、3群間で広背筋のドリップロス（p＜0.05）、灰分（p＜0.05）、L24h（p＜0.01）に有意差がみられた。また、HA群の動物はPS群および／またはFG群と比較して、半膜様筋の粗蛋白質、灰分、pH24hが有意に高かった（表1）。
    3.2. アミノ酸および脂肪酸組成に及ぼすフォレージ処理の影響
    合計17種類のアミノ酸と37種類の脂肪酸について、その相対的な含有量を調べたところ、ほとんどのアミノ酸は飼料処理群間で差がなかった（補足表S2）。セリン（Ser）とプロリン（Pro）の含量は、両タイプの筋肉で有意に変化した。しかし，最長筋の脂肪酸は，フォレージ処理による影響を受けなかった。半膜様筋では、合計9種類のアミノ酸と3種類の脂肪酸が飼料処理に影響された。興味深いことに、リノール酸（C18：2n6C）、アラキドン酸（C20：4n6）、ドコサヘキサエン酸（C22：6n3）のこれら3つの脂肪酸の含有量はすべて、PS群よりもFG群で有意に高かった（p < 0.05; Table 2）。
    表2
    表2. 異なる飼料処理下で有意に変化したヤギ肉のアミノ酸（g/100g乾物）および脂肪酸（g/100g乾物）。
    3.3. ルーメン細菌群集構造
    品質管理処理と不適格データの除去を行った結果、合計1,039,145本の高品質リードが残り、サンプルあたり平均79,934本のペアエンドリードが得られた。すべての配列は、DEBLURプログラムに従ってOUTピッキングを行い、合計1,489のOTUを生成し、これらのOTUは10 phyla、13 class、37 orders、66 families、119 generaに割り当てられた。α多様性は、群集多様性（Shannon指数およびSimpson指数）と豊かさ（Chao1およびObserved特徴）からなり、各処理について評価・比較された。アルファ多様性の動物間動態にばらつきが見られたものの、ルーメン微生物群の全体的なアルファ多様性指標に有意差は認められなかった（p＞0.05）（図1A〜D）。これらの結果から、フォレージ処理によってヤギのルーメン微生物の存在量と多様性が有意に変化することはないことが示されました。次に、グループ間のルーメン微生物群のコミュニティ構造とメンバーシップの非類似性を評価したところ、β多様性指標に有意差はなく（補足図S1）、β多様性指標（Bray Curtis, Weighted UniFrac, Jaccard, Unweighted UniFrac metric）に基づくPCoAプロットを図1E-Hに示した。3サンプルしかないHAグループの他に、PSグループとFGグループの個体が別々にクラスタリングされており、細菌群集が飼料タイプの処理と正の相関があることが示された。
    図1
    図1. 異なる飼料処理によってグループ化されたヤギのルーメン微生物群の多様性。ルーメン微生物群の多様性（シャノン指数およびシンプソン指数）（A,B）および豊かさ（Chao1およびObserved features）（C,D）を比較した。Bray Curtis距離（E）、Weighted UniFrac距離（F）、Jaccard距離（G）、Unweighted UniFrac距離（H）の主座標分析（PCoA）により示されたルーメン微生物叢の全体構造．
    3.4. ルーメン微生物叢の組成分析
    これらの分類学的OTUのうち、BacteroidotaとFirmicutesがヤギの3つのグループすべてで絶対的に優勢であり、Proteobacteriaがそれに続く（図2A）。これらの3つのフィラは、HA、PS、FGグループにおいて、それぞれ95.72、93.28、96.70%の配列を占めた。属レベルでは、上位20属の相対量が全体の87-90%を占め、HA群とPS群ではRikenellaceae_RC9_gut_groupが優勢で、それぞれ16.42%と17.07%の割合に達している。一方、FG群ではRikenellaceae_RC9_gut_groupが13.37%で、Escherichia-Shigella（17.20%）に続くサブドミナント属であることが判明しました。また、HA群ではPrevotellaceae_UCG-004が9.15%、PS群ではPrevotellaceae_UCG-003が11.81%とサブドミナントな属であることがわかった（図2B）。
    図2
    図2. ヤギのルーメン微生物群集の組成と相対存在量。ルーメン内の微生物相のバープロット（A）。ルーメン内の上位20属の微生物群集のバープロット（B）。
    さらに、線形判別分析Effect Size（LEfSe）分析を用いて、食餌処理に関連する特定の細菌を検出しました。図3に示すように、HA、PS、FGの各グループに多く存在する細菌分類群は、それぞれ3、5、5種類であった。属レベルで見ると、BifidobacteriumはHA群で有意に濃縮され、Monoglobus、Selenomonas、NK4A214_groupはLEfSeに基づきPS群に多く関連していた（図3A）。さらに、ルーメン微生物群の分類学的階層構造を表すクラドグラムでは、各グループ間で有意な系統分布の違いが示されました（図3B）。これらの結果は、飼料処理の違いによるルーメン微生物相の組成の顕著な違いを示しています。
    図3
    図3. 線形判別分析（LDA）と統合した線形判別分析効果量（LEfSe）分析により、異なるグループにおいて異なる存在量の系統型が明らかになった。LDAスコアは、フォレージ処理間の存在量の違いを示した（LDAスコア>2.0）（A）。LEfSe解析から得られたクラドグラムは、ヤギの異なるグループの微生物相に含まれる異なる分類群を明らかにした（B）。
    3.5. ルーメン微生物叢と肉質組成の相関分析
    アミノ酸および脂肪酸と主要ルーメン細菌組成の属レベルでのロバスト相関を実施し、スペアマン相関係数｜r｜＞0.6およびp値＜0.05のもののみヒートマップに描きました（図4）。広背筋では、Oscillospiraceae_UCG-005、Escherichia-Shigella、Bacillus、Psychrobacillusの細菌属は、チロシン（Tyr）、セリン（Ser）、プロリン（Pro）のアミノ酸と負の相関があった。飽和脂肪酸であるカプリン酸（C10：0）、ラウリン酸（C12：0）、ミリスチン酸（C14：0）、ヘプタデカン酸（C17：0）、ステアリン酸（C18：0）、ヘネイコサン酸（C21：0）はいくつかの細菌と強い相関があった。中でもミリスチン酸（C14：0）はArthrobacter、Bacillus、Psychrobacillusの存在量と正の相関があり、Eubacterium_coprostanoligenes_group、Alistipes、RF39、Akkermansia、Bacteroidesの存在量とは負の相関があった（図4A）。ルーメンブラノサス筋のアミノ酸および脂肪酸含量に対するルーメン細菌量の影響を図4Bに示すと、Rikenellaceae_RC9_gut_groupの存在量は、チロシン（Tyr）、メチオニン（Met）、ロイシン（Leu）、イソロイシン（Ile）およびヒスチジン（His）のアミノ酸量と正相関することが判明した。また、Alloprevotella属とMuribaculaceae属は、いくつかのアミノ酸と正の相関があった。興味深いことに、Oscillospiraceae_UCG-005の存在量は、アミノ酸組成を除いて脂肪酸組成と正の相関があった。また、半膜様筋は広背筋と比較して、より有意な正の相関が確認された。
    図4
    図4. ルーメン細菌とアミノ酸および脂肪酸との相関分析。最長筋（A）、半膜様筋（B）における上位20属の含有量とアミノ酸および脂肪酸の間に有意な相関がある。

  4. 考察
    粗飼料は反芻動物の飼料の重要な一部である。家畜に粗飼料を供給するために多くのフォレージ種を利用することができるが、効果的な生産フォレージのための農学的要件は多様である（23）。一方、小規模農家では、地元産や伝統的な飼料を補給することが、飼料コストの削減や収益性の向上につながる戦略であり、ヤギの飼育では、濃厚飼料が成長成績に不満が残ることが多い(24)。このような認識から、本研究では、地元のBoer交配ヤギに与える飼料として、Hemarthria altissima、Pennisetum sinese、および飼料用トウモロコシを選択した。ヤギの成長率は飼料の種類に影響されなかったが、HAグループの動物は3グループの中で半解剖屠殺率と内臓除去屠殺率が最も高く、着衣率も高かった（表1）。このことは、Hemarthria altissimaが生産効率の向上に適していることを示唆する。
    保水力は、肉が水を結合する能力として定義され、したがって、ジューシーさ、食感、風味といった肉の官能特性と常に結びついている（25）。放出される水分はドリップロスとして表現され、保水力と反比例の関係にある。本研究では、ヤギの水分含有量と調理損失は、異なる飼料処理で差がなく同様であったが、Hemarthria altissima飼料を与えた動物は、他の2種類の飼料と比較して、広背筋のドリップロスが高い。これは、これら3つの飼料処理区間で肉の組織構造が異なることに起因すると考えられる。肉色は、消費者の最初の選択と購入の意思決定に影響を与える最も重要な要素の一つであり、品種、加齢、食餌、筋肉内脂肪、肉pHの複合効果に寄与すると考えられる（3、26）。Realini ら（27）によると、放牧牛は濃厚飼料牛に比べて広背筋の色が濃かった。本研究では、HA 群の広背筋は L24h 値が有意に低かった。これは、飼料組成や身体活動などの要因に関連している可能性があり、さらなる調査が必要である。
    アミノ酸は動物性タンパク質の基本成分であり、その種類や濃度の変化は食肉の栄養価や風味に直接影響する。飼料処理はヤギ肉のアミノ酸プロファイルに影響を与え、特に半膜様筋のプロファイルに影響を与えた。飼料用トウモロコシを与えたヤギは、半膜様筋の非必須アミノ酸のうち5種類（Asn、Glu、Ser、Ala、Cys）の含有量が他の2グループより有意に低く、Proの含有量が高かった。一方、必須アミノ酸は生体にとって重要な成分であり、通常、タンパク質の生物学的価値を評価するために使用される(28)。本研究では、飼料用トウモロコシを与えたヤギの半膜様筋において、必須アミノ酸であるスレオニン（Thr）の含有量が低く、他の2つの必須アミノ酸であるバリン（Val）およびフェニルアラニン（Phe）が高いことが示された。この結果は、ヤギ肉タンパク質のアミノ酸プロファイルが飼料によって大きく影響を受けるという観察結果と一致した(29)。全体として、飼料用トウモロコシを食べたヤギの肉、特にSemimembranosusの筋肉は必須アミノ酸を豊富に含んでおり、ヒトにとって良いタンパク質源となり得る。
    アミノ酸プロファイルに加え、以前の論文では、飼料が脂肪酸プロファイルや官能品質など、ヤギ肉の他の物理化学的特性に影響を与えることが示されている（30）。本研究では、広背筋および半膜様筋で検出された主な脂肪酸は、パルミチン酸（C16：0）、オレイン酸（C18：1n9c）、リノール酸（C18：2n6c）、ステアリン酸（C18：00）およびアラキドン酸（C20：4n6）だった（補足表S2）。同様の結果は、韓国原産の黒ヤギを対象に実施した先行研究でも報告されている（6）。広背筋の脂肪酸の組成および濃度は、飼料処理によって影響を受けなかった。しかし、トウモロコシを給与したヤギは、他の2つの処理と比較して、半膜様筋のリノール酸（C18：2n6c）、アラキドン酸（C20：4n6）およびドコサヘキサエン酸（C22：6n3）の含有量が著しく高かった（表2）。特に、ドコサヘキサエン酸は、血圧コントロールの改善やアルツハイマー病の進行抑制などの健康効果をもたらすと古くから提唱されています（31）。したがって、ドコサヘキサエン酸は有益な食事成分として認識されており、ヤギ肉は食事によるドコサヘキサエン酸の強化のための望ましい候補である（32）。このことから、飼料用トウモロコシを与えたヤギは、有益な脂肪酸の量を増加させ、その結果、栄養価を向上させることができることが示唆された。十二指腸で吸収される食肉の脂肪酸は、主に食餌由来であり、食餌脂質のルーメン微生物による生体水素化の結果であるため、食餌組成とルーメン微生物相の影響を主に受ける(33)。さらに、Butyrivibrio_2が羊のα-リノレン酸（C18: 3 n-3、ALA）および共役リノール酸（CLA）含有量と正の相関を示したように、いくつかの細菌種が有益な脂肪酸と関連していることが知られています（34）。さらに、いくつかの研究では、高エネルギー食を与えることにより、肉の脂肪含量を高めることができることが強調されている(35)。ここでは、異なる飼料処理における半膜様筋の脂肪酸を分析したが、HA、PS、FGの各飼料中の脂肪酸、およびルーメン中の脂肪酸については、まだ未解明であることに留意する必要がある。今後の研究により、これらの疑問点を解決する必要があるだろう。
    本研究では、主要フィラのα多様性と相対存在量は、これら3つのフォレージ処理によって大きな影響を受けなかった。これは、ヤギ (14) や他の反芻動物 (36) で実施された過去の結果と一致している（図2A）。属レベルでは、Rikenellaceae_RC9_gut_groupがHA群とPS群で優勢であったが、FG群ではRikenellaceaeが亜優勢であった。Rikenellaceae_RC9_gut_groupはRikenellaceaeに属し、粗繊維の消化に重要な役割を果たし、その存在量は飼料中の中性洗剤繊維の含有量の減少に伴い減少した（37）。しかし、飼料用トウモロコシの中性デタージェント繊維含量が最も高いことは、FGヤギのルーメンにおけるRikenellaceae_RC9_gut_groupの減少に関連していることが判明した。今後の研究でこの疑問を解決する必要があるだろう。Escherichia-Shigellaは、動物の正常な腸内細菌叢のメンバーとしてよく知られており、嫌気性ルーメン環境の確立を遅らせることが知られている潜在的病原体である（38）。FG動物におけるこの属の高い存在率は、ルーメン発酵パラメータ、ルーメン酵素活性、およびルーメン上皮の発達に関連している可能性がある(39)。しかし、Escherichia-Shigellaとルーメン発酵パラメータとの関係は、まだ十分に理解されておらず、さらなる調査が必要である。
    ルーメン細菌は、動物生産および肉質形質と密接に関連している(40)。そこで、細菌属とアミノ酸および脂肪酸の間に相関があるかどうかを評価した。Rikenellaceae_RC9_gut_group属は、炭水化物の分解に重要な役割を果たし（41、42）、脂肪酸の生産と正の相関があることが報告されています（14）。しかし、リケンテツス属_RC9_gut_groupとアミノ酸の相関については、これまで発表された研究はまだない。本研究の結果、半膜様筋において細菌属とアミノ酸の間に強い正の相関が認められ、特に脂質代謝関連細菌Rikenellaceae_RC9_gut_groupは、チロシン（Tyr）、メチオニン（Met）、ロイシン（Leu）、イソロイシン（Ile）およびヒスチジン（His）のアミノ酸量と正の相関が認められたことから、この属が反芻動物の肉のアミノ酸調節に重要な役割を果たすことが明らかになりました。また、Oscillospiraceae_UCG-005属は、ペンタデカン酸（C15：0）、パルミチン酸（C16：0）、ヘプタデカン酸（C17：0）、ステアリン酸（C18：0）といったいくつかの脂肪酸と正の相関があった： 0）、オレイン酸（C18：1n9C）、γ-リノレン酸（C18：3n6）であることから、Oscillospiraceae_UCG-005が有益な脂肪酸の量を増やすことによってヤギ肉の栄養価を改善できるかどうかを探求したくなる。

  5. 結論
    地元産の伝統的な飼料を適切に与えることは、高品質なヤギ肉を生産し、小農家の飼料コストを削減するための重要な戦略である。本研究では、飼料用トウモロコシは生産効率の向上に適しており、飼料用トウモロコシを給与したヤギの広背筋はL24h値が有意に低いことを見いだした。また、飼料用トウモロコシを給与したヤギは、有益な脂肪酸とアミノ酸を増加させ、肉の栄養価を向上させることができる。さらに、16S rRNA遺伝子配列解析の結果、ルーメン微生物相はヤギ肉の栄養組成と有意に関連しており、細菌Rikenellaceae_RC9_gut_groupとOscillospiraceae_UCG-005は有益脂肪酸含有量と有意な正の相関を示した。
    データ提供について
    本研究で紹介したデータセットは、オンラインリポジトリで見ることができます。リポジトリ名とアクセッション番号は論文/補足資料で確認できる。
    著者貢献
    Zl-W、WW、JZ、YX：実験の構想・設計を行った。Zl-W、XY、HL、BH、TB、DL、YZ、RZ: 実験を行った。Zl-W、XY、HH：データを分析した。Zl-W：論文を執筆した。Zl-W、XY、YX：原稿の確認と編集を行った。すべての著者が論文に貢献し、提出されたバージョンを承認した。
    資金提供
    本研究は、四川省自然科学基金青年基金（第2022NSFSC1746号）、中国国家重点研究開発計画（第2021YFD1100201号）、成都重点研究応用計画（第2022-YF09-00038-SN）、マトンハムの現代加工技術及び品質向上技術研究（第CC18Z03）、中国中央政府指導地方科学技術発展特別プロジェクト（第220ZYD067号）による支援を受けました。
    利益相反について
    著者らは、本研究が潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または金銭的関係がない状態で実施されたことを宣言する。
    出版社からのコメント
    本記事で表明されたすべての主張は、あくまでも著者のものであり、必ずしも所属団体、出版社、編集者、査読者のものを代表するものではありません。この記事で評価される可能性のある製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張は、出版社によって保証または承認されるものではありません。
    補足資料
    本論文の補足資料は、オンラインにてご覧いただけます：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2023.1147685/full#supplementary-material。
    フットノーツ

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    キーワード：肥育ヤギ、飼料処理、肉質、ルーメン微生物叢、16S rRNA
    引用元：日本経済新聞 Wu Z-l, Yang X, Zhang J, Wang W, Liu D, Hou B, Bai T, Zhang R, Zhang Y, Liu H, Hu H and Xia Y (2023) Effects of forage type on rumen microbiota, growth performance, carcass traits, and meat quality in fattening goats. Front. Vet. Sci. 10:1147685. doi: 10.3389/fvets.2023.1147685.
    受理された： 2023年1月19日、受理された： 2023 年 4 月 06 日；
    発行：2023年4月27日
    編集者
    バラムラリクリシュナン・バラスブラマニアン、世宗大学、大韓民国
    レビューした人
    Xiaoyuan Wei, The Pennsylvania State University, United States（米国
    西南科学技術大学（中国）Wangsheng Zhao氏
    Copyright © 2023 Wu, Yang, Zhang, Wang, Liu, Hou, Bai, Zhang, Liu, Hu and Xia. これは、クリエイティブ・コモンズ表示ライセンス（CC BY）の条件の下で配布されるオープンアクセス記事です。原著者および著作権者のクレジットを記載し、本誌の原著を引用することを条件に、一般的な学術慣行に従って、他のフォーラムでの使用、配布、複製が許可されます。本規約を遵守しない使用、配布、複製は許可されません。
    *Correspondence： Yunhong Xia, xiayunhong22189@163.com
    (注) †これらの著者は、本作品に等しく貢献している。
    免責事項：本記事で表明されたすべての主張は、あくまで著者のものであり、必ずしも所属団体、出版社、編集者、査読者のものを代表するものではありません。この記事で評価される可能性のある製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張は、出版社によって保証または支持されるものではありません。
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