原名：Nano-Selenium Reduces Concentrations of Fecal Minerals by Altering Bacteria Composition in Feedlot Goats
作者：Hu Liu¹, Kaiyu Mao^1,2, Weishi Peng¹, Allan Degen³, Gang Zuo⁴, Yuanting Yang¹, Jiancheng Han^1,*,Qun Wu¹, Ke Wang¹, Qinyang Jiang² and Hanlin Zhou^1,2,5,*
完成单位：
¹ Zhanjiang Experimental Station, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Zhanjiang 524013,China;
² College of Animal Science and Technology, Guangxi University, Nanning 530004, China;
³ Desert Animal Adaptations and Husbandry, Wyler Department of Dryland Agriculture, Blaustein Institutes for Desert Research, Ben-Gurion University of Negev, Beer Sheva 8410500, Israel;
⁴ Beijing Deyuanshun Biotechnology Co., Ltd., Beijing 102206, China;
⁵ Sanya Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Sanya 572025, China
* Correspondence: hanjiancheng810@163.com (J.H.); zhouhanlin8@163.com (H.Z.)期刊：Agriculture
发表日期：2024-12-6

1、摘要
本试验旨在研究饲粮中添加纳米硒（nano-Se）对海南黑山羊平均日增重（ADG）、粪便细菌群落以及粪便矿物质和挥发性脂肪酸浓度的影响。试验选取18只山羊（18.6±0.69 kg），随机分为3组，每组添加不同水平的纳米硒（n = 6），分别为：(1)0.0 mg (CON)；(2) 0.2 mg；(3) 0.4 mg纳米硒/kg干物质采食量（DMI）。随着饲粮中纳米硒水平的升高，末重（p = 0.012）和平均日增重呈线性升高（p < 0.01），DMI /平均日增重呈线性降低（p < 0.01）。随着饲粮中纳米硒水平的升高，粪便中硒浓度呈线性升高（p < 0.001），Cu（p < 0.01）、Zn（p = 0.020）和Fe（p = 0.010）呈线性降低。随着饲粮中纳米硒水平的升高，Treponema（p = 0.046）、norank_f_norank_o_Clostridia_UCG -014（p < 0.01）、norank_ f_norank_o_RF39（p < 0.01）、Eubacterium_siraeum_group（p < 0.001）和Family_XIII_AD3011_group（p = 0.040）的相对丰度线性升高，unclassified_f_Lachnospiraceae（p < 0.001）、Rikenellaceae_RC9_gut_group（p < 0.01）、Eubacterium_ruminantium_group（p = 0.021）和Prevotella（p < 0.001）的相对丰度线性降低。由此可见，饲粮中添加纳米硒可通过改变饲粮中细菌群落，提高平均日增重，降低DMI / ADG比，降低粪便中重金属含量。我们建议海南黑山羊饲粮中添加约0.4 mg纳米硒/kg DM，但需要进一步研究以确定硒的精确剂量和可能造成的污染风险。

2、试验设计

1、结果与分析
表1：基础饲粮的组成和营养水平。
 

表2：试验期间的平均温湿度指数（THI）。
 
 
在12:00 - 16:00期间THI值大于72（表2）。
 
3.1 干物质采食量、平均日增重和直肠温度
表3：饲粮中添加不同水平纳米硒对海南黑山羊采食量、平均日增重和直肠温度的影响。
 
 
初始体重、DMI和直肠温度在三组间无显著差异（p < 0.05）（表3）。随着饲粮纳米硒水平的升高，终体重（p = 0.012）和ADG （p < 0.01）呈线性增加，DMI / ADG呈线性降低（p < 0.01）。FBW、ADG和DMI / ADG比值对添加纳米硒的线性回归表现为：
FBW (kg) = 4.98 × nano-Se (mg/kg DM) + 22.2 (r² = 0.16)
ADG (g/d) = 112.6 × nano-Se (mg/kg DM) + 88.9 (r² = 0.66)
DMI: ADG = −10.9 × nano-Se (mg/kg DM) + 11.4 (r² = 0.64).

3.2 瘤胃液、血清和粪便中矿物质的浓度
表4：饲粮中添加不同水平纳米硒对海南黑山羊瘤胃液、血清和粪便中矿物质含量的影响。
 

随着饲粮纳米硒水平的增加，瘤胃液中硒（p < 0.001）和铜（p < 0.01）浓度呈线性增加，钙（p = 0.028）呈线性下降（表4）。3组间瘤胃磷、锌、锰、铁浓度无显著差异（p > 0.05）。血清硒浓度（p < 0.001）和铁浓度（p = 0.019）随饲粮纳米硒水平的升高呈线性增加，而磷、铜和锰浓度在三组间无显著差异（p > 0.05）。随着饲粮纳米硒水平的提高，3组粪便中硒（p < 0.001）浓度呈线性升高，铜（p < 0.01）、锌（p = 0.020）和铁（p = 0.010）浓度呈线性下降，而磷、钙和锰的浓度无显著差异（p > 0.05）。瘤胃液、血清和粪便中硒含量对添加纳米硒的线性回归表现为：
瘤胃液硒含量 (µg/L) = 80.7 × nano-Se (mg/kg DM) + 6.8 (r² = 0.84)
血清中硒含量 (µg/L) = 20.3 × nano-Se (mg/kg DM) + 70.6 (r² = 0.19)
粪便中硒含量 (mg/kg) = 1.18 × nano-Se (mg/kg DM) + 0.42 (r² = 0.87).

3.3 粪便挥发性脂肪酸浓度
表5：饲粮中添加不同水平纳米硒对海南黑山羊粪便挥发性脂肪酸浓度的影响。
 
  
随着饲粮纳米硒水平的增加，粪便总VFAs （p = 0.007）、乙酸酯（p = 0.011）、丙酸酯（p = 0.008）和丁酸酯（p = 0.001）浓度呈线性下降，而乙酸酯：丙酸酯的比值呈线性上升（p = 0.011）（表5）。添加纳米硒对总VFAs的线性回归表现为：
总VFAs (mM) = 6.5 × nano-Se (mg/kg DM) + 21.2 (r² = 0.42).

3.4 测序分析
 

图1：不同添加量纳米硒（nano-Se）的海南黑山羊粪便中OTUs数目

表6：饲粮添加不同纳米硒水平对海南黑山羊粪便细菌α多样性的影响。
 
 
粪便样本共生成1,277,687个原始reads，经过质量过滤和去除嵌合序列后，保留了1,220,062个高质量序列。根据97%的核苷酸序列同源性分析共得到4494个OTU。其中，三个处理组共有1710个OTU，分别占0.0、0.2和0.4 mg纳米硒/kg DM组总OTU的59.7%、58.9%和58.7%（图1），而三个处理组的具体OTU数分别为654、673和690。三组粪便细菌的ACE、Chao、Shannon、Simpson和Sobs指数无显著差异（表6）。

3.5 海南黑山羊粪便微生物群落组成
 
图2：不同饲粮纳米硒水平下海南黑山羊粪便细菌门相对丰度（占总reads的0.1%）。

在海南黑山羊粪便中检出17个细菌门。在0.0、0.2和0.4 mg纳米硒/kg DM组，优势门为厚壁菌门，相对丰度分别为65.6%、71.0%和71.7%；其次为拟杆菌门，相对丰度分别为22.5%、20.2%和16.7%(图2；补充表S1)。随着饲粮纳米硒水平的增加，厚壁菌门（p = 0.048）和Patescibacteria （p = 0.027）的相对丰度呈线性增加，拟杆菌门（p = 0.012）、纤维菌门（p < 0.001）和变形菌门（p < 0.001）的相对丰度呈线性下降。

  
图3：不同纳米硒日粮对海南黑山羊粪便细菌组成的影响。

3组山羊粪便共检出266个细菌属。在0.0、0.2和0.4 mg纳米硒/kg DM组中，优势属为unclassified_f_Lachnospiraceae，分别占14.5%、11.2%和10.0%；第二丰富属为Ruminococcus，分别占8.52%、8.52%和8.73%(图3；补充表S2)。
随着饲料纳米硒水平升高，Treponema（p = 0.046）、norank_f_norank_o_clostridia_UCG -014 （p < 0.01）、norank_ f_norank_o_RF39 （p < 0.01）、Eubacterium_siraeum_group （p < 0.001）和Family_XIII_AD3011_group （p = 0.040）的相对丰度呈线性升高，而unclassified_f_lachnospiraceae （p < 0.001）、Rikenellaceae_RC9_gut_group （p < 0.01）、Eubacterium_ruminantium_group （p = 0.021）和Prevotella （p < 0.001）的相对丰度呈线性降低。在0.4 mg纳米硒/kg DM组中，norank_f__eubacterium_coprostanoligen__group的相对丰度低于其他两组（p = 0.014）。

3.6 粪便细菌丰度与粪便矿物质浓度或挥发性脂肪酸的相关性
 
 图4：属水平的粪便细菌相对丰度与粪便中矿物质或挥发性脂肪酸浓度的相关性。

细菌属相对丰度与粪便中VFAs和矿物质浓度分别有12个正相关（p < 0.05）和19个负相关（p < 0.05）（图4）。Eubacterium_ruminantium_group与粪便中Se浓度呈负相关，与粪便中乙酸、丙酸、丁酸、钙浓度呈正相关。Eubacterium_siraeum_group 与粪便中的总 VFAs、乙酸、丁酸、钙和锌浓度呈负相关，但与粪便中的硒浓度呈正相关。Rikenellaceae_RC9_gut_group与粪便中Se浓度呈负相关，与粪便中丁酸盐、铜、锌浓度呈正相关。Norank_f__norank_o__Clostridia_UCG-014与粪总VFAs、乙酸、丙酸、丁酸浓度呈负相关，与粪便中硒浓度呈正相关。
 
4结论
添加纳米硒可提高日增重，降低DMI / ADG比值，降低粪便中总VFAs、乙酸、丙酸、丁酸、Cu、Zn和Fe的浓度。此外，添加硒还改变了粪便细菌。综上所述，纳米硒改变了海南黑山羊的细菌群落，影响了黑山羊的生长性能、血清和粪便矿物质浓度以及粪便VFAs。我们建议海南黑山羊饲粮中添加约0.4 mg纳米硒/kg DM，但需要进一步研究以确定硒的精确剂量和可能的污染风险。