本试验研究了生茸期梅花鹿饲粮最适精氨酸水平和过瘤胃精氨酸添加量,并探索了精氨酸促进体外培养的鹿茸间充质干细胞增殖和成软骨分化的机理。研究结果如下:1.饲粮精氨酸水平对梅花鹿产茸性能、营养物质表观消化率、血清参数和瘤胃发酵功能的影响研究本试验旨在研究饲粮精氨酸水平对梅花鹿产茸性能、营养物质表观消化率、血清生化指标、血清游离氨基酸和瘤胃发酵功能的影响。试验选取15只雄性梅花鹿（6岁龄）,根据饲粮精氨酸水平随机分为三组,饲粮精氨酸水平如下:9.8g/kg（n=5,CON）、11.05 g/kg（n=5,LArg）和12.3 g/kg（n=5,HArg）。结果表明LArg和HArg组的血清胰岛素样生长因子1（IGF-1）浓度显著高于CON组（P<0.05）,血清天冬氨酸氨基转移酶（AST）浓度显著低于CON组（P<0.05）。饲粮精氨酸水平显著提高了梅花鹿对干物质（DM）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）的表观消化率（P<0.05）。其中,LArg组的DM、NDF和ADF表观消化率最高（P<0.05）。与CON组相比,LArg和HArg组显著增加了血清游离肌氨酸、瓜氨酸和鸟氨酸的含量（P<0.05）,并显著降低了血清游离赖氨酸和氨的浓度（P<0.05）。饲粮精氨酸水平对梅花鹿瘤胃内游离氨基酸、VFA生成无显著影响（P>0.05）。以上结果表明,生茸期梅花鹿饲粮精氨酸水平为11.05 g/kg时,梅花鹿对营养物质表观消化率效果较好。2.饲粮精氨酸水平对梅花鹿胃肠道微生物组成、结构和功能的影响研究本试验旨在研究饲粮精氨酸水平对梅花鹿胃肠道微生物组成、结构和功能的影响研究。试验选取15只雄性梅花鹿（6岁龄）,根据饲粮精氨酸水平随机分为三组,饲粮精氨酸水平如下:9.8 g/kg（n=5,CON）、11.05 g/kg（n=5,LArg）和12.3 g/kg（n=5,HArg）,结果表明:梅花鹿瘤胃微生物优势菌门为拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。优势菌属分别是普雷沃氏菌1、理研菌科RC9、克里斯藤森菌科R7、普雷沃氏菌科UCG-003和瘤胃菌科NK4A214。与CON组相比,LArg和HArg组的OTU数、ACE和Chao1指数显著增加（P<0.05）,基于未加权Uni Frac距离算法,LArg和HArg组与CON组显著分离（ANOSIM:P=0.02;Adonis:P=0.02）。与CON组相比,LArg和HArg组显著增加了纤维杆菌属和普雷沃氏菌科UCG-003的丰度（P<0.05）,并显著降低了棒状杆菌属1和狭义梭杆菌属1的丰度（P<0.05）。与CON组相比,LArg和HArg组之间共有19个OTU的相对丰度差异显著。基于PICRUSt预测的瘤胃微生物KEGG功能结果中,LArg组在新陈代谢-脂质代谢-类固醇生物合成上显著高于CON组（P=0.016）,HArg组在有机系统-内分泌系统-促性腺激素信号通路、有机系统-免疫系统-Fcγ-R介导的吞噬作用和细胞过程-运输和分解代谢-内吞作用上显著高于CON组（P<0.05）。随着饲粮精氨酸水平的提高,新陈代谢-其他氨基酸的代谢-有机含硒类新陈代谢功能显著富集（P<0.05）。本试验中梅花鹿直肠微生物优势菌门分别是厚壁菌门、拟杆菌门等;优势菌属分别为瘤胃菌科UCG-005、密螺旋体属2、理研菌科RC9、瘤胃菌科UCG-010、普雷沃氏菌科UCG-003等。HArg组Shannon和Simpson指数显著高于CON组（P<0.05）。基于Binary Jaccard矩阵和加权Uni Frac矩阵计算结果均表明HArg组与CON组有显著差异（P<0.05）。主坐标轴分析和非度量多维尺度分析图显示HArg与CON组有明显分离。此外,LArg和HArg组变形菌门的丰度较CON组显著降低（P<0.05）,HArg组疣微菌门丰度显著高于CON组（P<0.05）。饲粮精氨酸水平的增加显著降低了琥珀酸弧菌属和SP3 e08菌属的丰度（P<0.05）,提高了拟杆菌属的丰度（P<0.05）。HArg组狭义梭杆菌属1的丰度显著低于CON组（P<0.05）。基于FAPROTAX功能预测的前40种直肠微生物功能上,饲粮精氨酸水平的提高显著降低了动物寄生虫或共生体、人类病原体腹泻、延胡索酸酯呼吸、木聚糖降解、硝酸盐呼吸等功能（P<0.05）。以上结果表明,饲粮精氨酸水平影响了生茸期梅花鹿消化道微生物组成、结构及功能,且精氨酸可影响消化道不同生态位下的拟杆菌属和狭义梭杆菌属1的丰度。3.饲粮添加过瘤胃精氨酸对梅花鹿产茸性能、营养物质表观消化率、血清参数的影响研究本试验旨在研究添加过瘤胃精氨酸对梅花鹿产茸性能、营养物质表观消化率、血清生化、血清游离氨基酸影响。试验选取24只雄性梅花鹿（5岁龄）,对照组饲喂基础饲粮（n=6,CON）,处理组根据过瘤胃精氨酸添加量不同分为三组:0.5 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,LArg）、1 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,MArg）和1.5 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,HArg）,饲粮基础精氨酸水平为11.3 g/kg。结果表明:HArg组显著提高了鹿茸的最终重量和平均日增重（P<0.05）。添加过瘤胃精氨酸显著降低了梅花鹿血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和AST的含量（P<0.05）,并提高了血清葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TGs）的含量（P<0.05）。添加过瘤胃精氨酸提高了梅花鹿对DM、CP、NDF和EE的表观消化率（P<0.05）。HArg组的DM、CP、NDF和EE表观消化率最高（P<0.05）,而LArg和MArg组EE和ADF的表观消化率显著高于CON组（P<0.05）。饲粮添加过瘤胃精氨酸显著提高了血清精氨酸、牛磺酸、尿素、氨、瓜氨酸和胱硫醚的含量（P<0.05）。以上结果表明,饲粮添加过瘤胃精氨酸可提高梅花鹿营养物质表观消化率并提高血清游离精氨酸的含量,1.5 g/kg的过瘤胃精氨酸添加量可提高生茸期梅花鹿二杠茸产量。4.饲粮添加过瘤胃精氨酸对梅花鹿粪便微生物组成、结构和功能的影响研究本试验旨在研究添加过瘤胃精氨酸对梅花鹿粪便微生物组成、结构和功能的影响。试验选取24只雄性梅花鹿（5岁龄）,对照组饲喂基础饲粮（n=6,CON）,处理组根据过瘤胃精氨酸添加量不同分为三组:0.5 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,LArg）、1 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,MArg）和1.5 g/kg过瘤胃精氨酸添加组（n=6,HArg）,饲粮基础精氨酸水平为11.3 g/kg。结果表明:梅花鹿粪便微生物优势菌门是拟杆菌门和厚壁菌门。饲粮添加过瘤胃精氨酸改变了梅花鹿粪便优势菌属组成,CON组优势菌属为普雷沃氏菌1、F082、拟杆菌目RF16、理研菌科RC9和克里斯藤森菌科R7;LArg和MArg组中优势菌属分别为瘤胃菌科UCG 010、理研菌科RC9、瘤胃菌科UCG 005、拟杆菌目RF16等;HArg组中优势菌属分别为拟杆菌目RF16、理研菌科RC9、瘤胃菌科UCG 005、瘤胃菌科UCG 010和拟杆菌属等。饲粮添加过瘤胃精氨酸显著提高了梅花鹿粪便微生物多样性和丰富度,LArg、MArg和HArg组的OTU数和Chao1指数显著高于CON组（P<0.05）,而MArg和HArg组Shannon和Simpson指数上显著高于CON组（P<0.05）。基于Bray Curtis相异度矩阵、未加权的Uni Frac矩阵和加权Uni Frac矩阵,CON组的细菌群落与LArg、MArg和HArg组的细菌群落显著分离（P<0.05）。添加过瘤胃精氨酸显著降低了普雷沃氏菌1、F082、克里斯藤森菌科R7、普雷沃氏菌科UCG 003等15个菌属的相对丰度（P<0.05）,并显著提高了梅花鹿粪便理研菌科RC9、瘤胃菌科UCG 010、梅毒螺旋2等9个菌属的相对丰度（P<0.05）。基于PICRUSt预测的粪便微生物KEGG功能结果表明过瘤胃精氨酸的添加显著提高了粪便微生物的环境信息处理的途径功能（P<0.01）,并降低了其代谢功能（P<0.01）。基于基因集富集分析对KOs分析结果表明,添加过瘤胃精氨酸显著提高的KO富集在丁酸代谢、硝基甲苯降解、原核生物中的碳固定途径、丙酮酸代谢、果糖和甘露糖代谢、丙酸酯代谢、以及氨基糖和核苷酸糖的代谢等12个途径上。以上结果表明,饲粮过瘤胃精氨酸的添加影响了生茸期梅花鹿粪便微生物组成、结构及功能,并再次验证了精氨酸对拟杆菌属和狭义梭杆菌属1丰度的影响。5.精氨酸对体外培养的鹿茸间充质干细胞增殖和成软骨分化的影响研究本试验旨在研究精氨酸对体外培养的鹿茸间充质干细胞增殖和成软骨分化的影响。试验通过CCK8筛选精氨酸（0、50、100、200、400和800μM）的最适体外添加水平。在此之上,参考最适精氨酸浓度设置了对照组（0μM,Arg0）和试验组（400μM,Arg400;800μM,Arg800）研究了其对鹿茸间充质干细胞的增殖、迁移和成软骨分化的影响;并通过转录组测序分析了Arg0和Arg400组差异基因与富集通路;并初步检验了精氨酸在间充质干细胞成软骨分化中的效果。结果表明:400μM精氨酸可显著提高鹿茸间充质干细胞的增殖率（P<0.05）,提高KI-67的阳性表达率（P<0.05）。细胞迁移结果表明:Arg400和Arg800组在6 h的细胞迁移率显著高于Arg0组（P<0.05）;Arg400组在12～24 h的细胞迁移率最高（P<0.05）。此外,Arg400组BAX蛋白相对表达量显著低于Arg0组（P<0.05）。转录组测序表明:两组均高度表达COL1A2、Actin基因,Arg400组上调基因有PLEKHG4、novel.785、DES、IPO9、TGFBI等625个,下调基因有PTX3、SST、UBE2C、CSPG4、PLK1等774个。差异基因的GO功能富集结果表明:Arg400组上调基因富集在生物过程中如细胞粘附、生物粘附、细胞表面受体信号通路及脂质生物合成过程等;在细胞组成分类中,上调基因主要与细胞外区域、细胞外基质、细胞外区域部分及蛋白质细胞外基质等有关;在分子功能中上调基因主要参与透明质酸结合、糖胺聚糖结合、羧酸结合及有机酸结合等功能。而下调基因中富集在生物过程中如DNA代谢过程、DNA复制、基于微管的过程及细胞周期等;在细胞组分分类中,下调基因主要与染色体等有关;在分子功能分类中,下调基因主要参与了微管结合与微管蛋白结合等功能。其中,差异基因GO富集分析表明添加精氨酸显著改变了鹿茸间充质干细胞的DNA代谢过程、基因复制、微管结合、催化活性、微管蛋白结合、DNA包装复合体、染色体部分、染色体、细胞外区域、细胞骨架蛋白结合等过程。差异基因KEGG通路富集结果表明:Arg400组共有236个上调的基因显著富集在心律失常性右室心肌病、肥厚型心肌病、扩张型心肌病、类固醇生物合成、其他类型的O-聚糖生物合成、Wnt信号通路及ECM-受体相互作用等7条KEGG代谢通路中;340个下调基因主要富集在细胞周期、DNA复制、p53信号通路、细胞因子及其受体的相互作用等17条KEGG代谢通路中。形态学上,添加精氨酸提高了间充质干细胞成软骨诱导分化的速度,并显著提高了成软骨相关基因的表达量（COL2A1及SOX9）。以上结果表明,精氨酸可影响鹿茸间充质干细胞相关基因的表达,并增强其相关信号通路和代谢通路从而提高的鹿茸间充质干细胞的增殖与成软骨分化能力。综上所述,本研究发现饲粮中精氨酸水平为11.3 g/kg时,1.5 g/kg过瘤胃精氨酸添加量可显著提升梅花鹿二杠茸产量和营养物质表观消化率,并显著影响梅花鹿消化道菌群结构和功能。精氨酸可显著提高体外间充质干细胞的增殖和成软骨分化,并影响其基因表达。