近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶业创新团队研究发现天然产物大蒜素通过抑制牛瘤胃脲酶活性和调控微生物群结构，促进尿素氮转化为微生物氮，为尿素饲料高效利用调控提供了指导。相关研究成果发表在《微生物组（Microbiome）》上。
豆粕减量替代已成为畜禽健康养殖的国家重大需求。尿素是反刍动物豆粕减量替代的重要“开源”饲料，有利于微生物氮合成，但因瘤胃脲酶活性过强，易导致尿素氮的浪费。大蒜素是大蒜的重要天然产物，在饲料中常作为诱食剂使用，同时具有抑菌、抑制甲烷产生等作用。团队前期研究发现，大蒜素也有抑制瘤胃尿素分解作用，但是大蒜素对于瘤胃脲酶和尿素氮代谢调控机制仍不清楚。
研究发现大蒜素能抑制瘤胃脲酶活性，通过结构学分析表明大蒜素与脲酶活性中心关键氨基酸残基结合形成占位效应进而阻碍尿素结合，揭示了大蒜素抑制脲酶活性机制。利用人工瘤胃模拟系统，验证大蒜素显著减缓瘤胃尿素水解和氨产生，在宏基因组菌株尺度上揭示大蒜素改变瘤胃微生物群落结构，抑制普雷沃氏菌等蛋白分解菌、促进瘤胃杆菌等能量产生菌和解毒脱氮杆菌等反硝化细菌生长。通过15N-尿素代谢流分析表明，尿素氮不仅转化成微生物氨基酸，还能转化成氨基糖氮和嘌呤嘧啶氮等，而大蒜素促进尿素氮向微生物氨基酸、核苷酸等含氮化合物的转化，实现尿素氮利用率提高42%，增强微生物生长和代谢活动，揭示了大蒜素调控尿素氮转化成微生物氮的代谢机制。该研究拓展了大蒜素作为饲料添加剂由传统诱食剂向功能调控剂，揭示了尿素氮向微生物氮的转化途径，为牛羊豆粕减量替代提供了支撑。
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所博士后张仕琦为第一作者，赵圣国研究员和王加启研究员为通讯作者。该研究获得国家重点研发计划、中国博士后科学基金项目等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02111-z
