荷斯坦牛生长速度快、肥育性能好,拥有生产高档牛肉的遗传潜能。利用奶公牛生产牛肉是肉牛产业的重要补充,也是牛肉重要来源之一。在美国、欧洲等肉牛产业发达的国家,重视利用荷斯坦阉牛生产高档牛肉,满足消费者对高档牛肉的需求。因此,解析荷斯坦阉牛生长及其脂肪沉积的调控机理对我国奶公牛遗传资源利用和高效品质化生产具有重要意义。本论文研究随机选取9头初始体重为341.41±4.04 kg的荷斯坦公牛和9头初始体重为345.13±6.89 kg的荷斯坦阉牛(2月龄公牛去势),分为公牛组和阉牛组两个处理组,开展了预试期为30 d,正试期为270 d的育肥试验。育肥试验结束后,进行了去势对荷斯坦奶公牛血清与肌肉生化指标和脂类代谢相关酶等的影响研究,并运用宏基因组、代谢组以及转录组学技术分别分析了瘤胃内容物微生物和代谢物的组成与功能,血清代谢物组成与代谢通路,以及瘤胃上皮组织差异表达基因和功能等内容。研究结果如下:(1)与公牛组相比,阉牛组的体重(BW)和平均日增重(ADG)分别降低了12.0%和25.7%(P<0.05);肌肉大理石花纹评分和肌内脂肪的含量分别提高了83.3%和35.6%(P<0.05)。(2)与公牛组相比,阉牛组血清中睾酮、甲状腺素、生长激素和瘦素的浓度显著降低(P<0.05),而生长抑素的浓度、葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇、游离脂肪酸的含量以及脂肪酸合成酶的活性显著提高(P<0.05)。阉牛组肌肉中葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇和磷脂的含量以及脂肪酸合成酶的活性显著提高(P<0.05)。(3)与公牛组相比,阉牛组血清中睾酮、生长激素和瘦素浓度的降低以及生长抑素浓度的升高,降低了瘤胃中Lachnospiraceae＿bacterium＿NE2001、Ruminococcaceae＿bacterium＿KH2T8和Treponema＿bryantii的相对丰度,提高了Bacteroidetes＿bacterium＿HGW-Bacteroidetes-1、Methanobrevibacter＿millerae和Prevotella＿sp.＿CAG:617的相对丰度。阉牛组瘤胃内容物中挥发性脂肪酸的浓度以及消化酶的活性显著降低(P<0.05);同时,瘤胃微生物群落功能中,参与编码葡萄糖醛酸酶的GH115和GH154家族基因丰度显著降低(P<0.05),而且瘤胃内容物中的硫胺素和4-吡哆酸的浓度降低,进而导致干物质采食量(DMI)降低,最终降低了阉牛的ADG。另外,阉牛组瘤胃内容物中α-淀粉酶和脂肪酶的活性显著升高(P<0.05),且瘤胃微生物群落功能中,脂肪酸生物合成途径显著富集,参与编码糖苷酶的GH92和GH29家族基因丰度显著升高(P<0.05);阉牛组瘤胃内容物中异亮氨酸、LPC(0:0/20:3)和LPC(20:3/0:0)的浓度升高,以及鞘脂代谢、果糖和甘露糖代谢通路显著富集(P<0.05),最终促进阉牛肌内脂肪沉积。相关性分析表明,4-吡哆酸与Prevotella＿sp.＿CAG:617呈显著负相关,与Ruminococcaceae＿bacterium＿KH2T8呈显著正相关。异亮selleck ZD1839氨酸与Ruminococcaceae＿Medicine historybacterium＿KH2T8呈显著负相关。(4)在公牛组与阉牛组瘤胃上皮组织中共检测到15,525个表达基因,筛选出277个差异表达基因(DEGs),上调76个DEGs,下调201个DEGs。其中,上调的APOA4、FABP1基因以及下调的SORBS1、FADS2、CPT1B基因参与PPAR信号通路调控上皮组织能量代谢和脂质代谢,而上调的SLC22A1和SLC9A3基因参与转运短链脂肪酸、LPC(0:0/20:3)和LPC(20:3/0:0)。因此,上述瘤胃上皮差异表达基因对阉牛机体脂肪沉积起到了调控作用。(5)与公牛组相比,阉牛组血清中十六烷酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和甘油磷脂类的浓度升高,表明宿主脂肪酸代谢功能增强,促进阉牛肌内脂肪沉积;同时,N-乙酰-L-谷氨酰胺的浓度降低,进而导致DMI降低,最终降低了阉牛的ADG。而且通过相关性分析表明,Prevotella＿sp.＿CAG:617与十六烷酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸呈显著正相关,与N-乙酰-L-谷氨酰胺呈显著负相关。综上所述,通过对阉牛的生长性能和肌内脂肪沉积的研究,发现阉MCC950生产商牛的生长性能降低,但肌内脂肪沉积明显。结合宏基因组、代谢组和转录组学技术联合分析发现,阉牛组血清中生长激素浓度的降低,降低了阉牛瘤胃中Ruminococcaceae＿bacterium＿KH2T8的相对丰度,进而使得瘤胃中纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的活性及4-吡哆酸的浓度降低;同时,瘤胃上皮SLC6A17的表达以及血清中N-乙酰-L-谷氨酰胺的浓度降低,导致DMI降低,最终降低了阉牛的ADG。另外,阉牛组血清中睾酮激素浓度的降低,引起瘤胃中Prevotella＿sp.＿CAG:617的相对丰度提高,从而提高了瘤胃内容物中α-淀粉酶和脂肪酶的活性,并上调了瘤胃上皮SLC22A1的表达,促进瘤胃内容物中LPC(0:0/20:3)和LPC(20:3/0:0)经瘤胃上皮转运进入血液,进而提高了肌肉中甘油三酯、总胆固醇和磷脂的含量,最终促进肌内脂肪沉积。以上研究结果对于解析阉牛生长性能和肌内脂肪沉积特性的调控机理提供了重要理论基础,并为奶公牛种质资源的利用和高效品质化生产提供了科学依据。