瘤胃发育是反当动物重要的生理过程,与机体的吸收代谢、免疫反应和能量供应等功能有着紧密的联系。以往研究表明,幼龄动物在早期阶段适当补饲开食料,可有效增进瘤胃的生长发育,从而促进动物机体生长。然而,以往的研究重在描述瘤胃发育的表型指标,对于开食料促进瘤胃发育的机制尚不清楚。因此,本文以羔羊为研究对象,从瘤胃微生物与宿主互作角度,探讨了开食料对羔羊瘤胃微生物区系结构和功能、发酵产物、上皮转录表达谱的影响,并进行了信号网络整合分析研究,主要内容如下。1.早期补饲开食料对羔羊瘤胃发酵参数、上皮形态及微生物区系组成的影响本试验旨在研究补饲开食料对羔羊瘤胃发酵参数、瘤胃上皮形态及瘤胃微生物群落结构和组成的影响。试验选取20只10日龄的羔羊,随机分入对照组（CON,n=10）和早期补饲组（ST,n=10）。试验期为46天,实验结束时屠宰采集瘤胃液、瘤胃内容物和瘤胃上皮样品。结果表明,早期补饲开食料显著降低了瘤胃pH（P<0.001）,升高了总 VFA（P=0.034）、乙酸（P=0.028）和丁酸（P=0.028）浓度,并提高了丁酸比例（P=0.019）。瘤胃上皮形态学测定结果表明,与CON组比较,ST组羔羊的瘤胃空重显著提高（P=0.034）,瘤胃上皮乳头长度（P<0.001）、宽度（P<0.001）和表面积（P=0.002）皆显著增加。16S rRNA测序结果表明,两组细菌群落完全分开,并且补饲开食料显著降低了瘤胃细菌菌群的丰富度（P<0.001）和均匀度（P=0.001）。与对照组比较,在门水平上,补饲开食料显著增加了 Actinobacteria和Proteobacteria的相对丰度,降低了 Tenericutes的相对丰度（P<0.05）;在属水平上,补饲料开食料显著提高了 5个属的相对丰度（P<0.05）,降低了 6个属的相对百分比例（P<0.05）;在OTU水平上,补饲开食料的羔羊瘤胃内的OTUs总数减少了 640个,新增加了 333个。18S rRNA测序结果表明,与对照组相比,补饲开食料显著降低了羔羊瘤胃内原虫的物种均匀度（P=0.001）,但没有改变原虫的丰富度,并且Entodinium属的相对丰度显著升高（P=0.010）。结果说明,早期补饲开食料可促进羔羊瘤胃发酵,影响瘤胃细菌和原虫微生物的群落结构及组成,促进瘤胃上皮发育。2.早期补饲开食料对羔羊瘤胃微生物碳水化合物酶基因丰度及发酵通路的影响本章旨在研究补饲开食料对羔羊瘤胃微生物功能的影响。试验设计同第一部分,采集瘤胃内容物样品,用于宏基因组测序分析。测序结果表明,补饲开食料显著降低了总碳水化合物活性酶基因（P=0.021）和4种特定碳水化合物酶类的基因,包括糖水化合物脂酶类CE（P=0.043）、糖苷水解酶类GH（P=0.021）、糖苷转移酶类GT（P=0.021）和多糖裂解酶类PL（P=0.021）。对淀粉酶基因的研究结果显示,早期补饲开食料提高了 α-淀粉酶的GH13的酶基因的相对丰度。对发酵通路的分析结果显示,本试验检测到21个酶基因参与了乙酸和丁酸发酵通路,但这21个酶基因的相对丰度未发生显著变化（P>0.05）。结果表明,补饲开食料显著增加了属于α-淀粉酶的GH13家族的基因相对丰度,促进了开食料中淀粉的降解;但并未显著影响参与发酵过程的所有酶基因的相对丰度。上述结果表明,早期补饲开食料可能是通过加快底物淀粉的降解速度来增加乙酸和丁酸的生成。3.早期补饲开食料对羔羊瘤胃上皮生长相关基因表达和信号通路的影响为深入探讨VFA促进瘤胃上皮发育的潜在机制,本章对羔羊瘤胃上皮生长相关基因的表达谱及信号通路进行了研究。试验设计同第一部分,于56日龄屠宰羔羊,采集瘤胃上皮腹囊组织用于转录组测序分析。测序结果表明,CON和ST两组间的瘤胃上皮转录组有604个差异基因（FDR<0.05;FC>2）。与对照组相比,358个差异基因的表达量在补饲开食料组显著上调,而246个差异基因的表达量则显著下调。差异基因的GO富集分析结果显示,有73条发生了显著变化,主要包括三个调控模块:蛋白质活动过程、物质运输和细胞生长。从细胞生长模块富集的51个差异基因中挑选了 8个位于生长相关信号通路的基因（MAPK1、PIK3CB、SAV1、SNAI2、DLG1、ITGA6、TNFSF10和BAD）进行了Realtime PCR验证,表达趋势与转录组结果一致。相关性分析表明,上述8个差异基因的表达量与乙酸及丁酸的浓度具有很强的相关性。在以上研究基础上,本章描述了瘤胃上皮促生长发育的基因-信号通路-功能共表达的网络模式。上述结果表明,补饲开食料后,羔羊瘤胃中乙酸和丁酸浓度增高,其可作为信号分子通过调控生长发育信号通路中与瘤胃上皮细胞生长相关的基因表达,从而促进了瘤胃上皮的生长发育。