植物次生代謝產(chǎn)物（Plant secondary metabolites，PSMs）在植食性哺乳動(dòng)物的覓食生態(tài)中起到重要作用。黃酮類(lèi)化合物是一類(lèi)重要的PSMs，在植物中廣泛存在；具有顯著的促進(jìn)健康的作用，包括抗菌、抗病毒、增強(qiáng)免疫，以及心血管保護(hù)等功能。目前，對(duì)食源性黃酮類(lèi)天然復(fù)合成分的整體代謝規(guī)律及其與動(dòng)物腸道微生物的雙向作用，尚缺乏清晰的認(rèn)識(shí)；關(guān)于黃酮類(lèi)化合物的生態(tài)學(xué)功能研究相對(duì)較少，特別是其對(duì)瀕危野生動(dòng)物的生理影響及動(dòng)物對(duì)食物中黃酮類(lèi)化合物的適應(yīng)性演化機(jī)制鮮有研究。

大熊貓屬于食肉目動(dòng)物，具有食肉目動(dòng)物的消化生理特征，但其食性特化為專(zhuān)性食竹。竹中具有豐富的黃酮類(lèi)化合物。因此，大熊貓-竹子為研究食源性黃酮類(lèi)化合物在植食性動(dòng)物與植物之間的生態(tài)學(xué)功能提供了理想模型。

9月22日，中國(guó)科學(xué)院院士、中科院動(dòng)物研究所研究員魏輔文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合成都大熊貓繁育研究基地，在Microbiome上發(fā)表了題為Multi-omicsreveals the positive leverage of plant secondary metabolites on the gut microbiota in a non-model mammal

的研究論文。該研究運(yùn)用代謝組學(xué)、宏基因組學(xué)和體外培養(yǎng)等方法，在完整的年周期內(nèi)同步采集野外大熊貓的可獲得樣本（食物和糞便）；采集成都大熊貓繁育研究基地中圈養(yǎng)大熊貓的食物、糞便和血漿，剖析了大熊貓對(duì)黃酮類(lèi)化合物的吸收代謝、利用偏好和生物轉(zhuǎn)化，以及黃酮類(lèi)化合物對(duì)大熊貓腸道微生物組成和功能的影響。主要研究結(jié)果如下：

大熊貓對(duì)黃酮類(lèi)化合物的利用規(guī)律：利用代謝組學(xué)方法，在竹子中鑒定了97個(gè)黃酮類(lèi)單體化合物；與竹筍相比，竹葉中含有更多種類(lèi)和更高豐度的黃酮類(lèi)化合物。因此，隨著食筍和食葉的季節(jié)性轉(zhuǎn)化，黃酮類(lèi)物質(zhì)的攝入存在顯著的季節(jié)性差異。血漿靶向代謝組學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，直接以原型化合物的形式進(jìn)入血液的化合物僅有12種。食物與糞便代謝組的比較分析發(fā)現(xiàn)，大熊貓對(duì)食物源黃酮類(lèi)化合物的利用在亞類(lèi)和單體水平上均有不同的偏好性，對(duì)食物源中的38種單體具有較高的利用率，且糞便中有新的黃酮類(lèi)單體化合物生成。

大熊貓腸道微生物適應(yīng)性響應(yīng)機(jī)制：糞便代謝組和宏基因組關(guān)聯(lián)分析顯示，PSMs-黃酮類(lèi)化合物與腸道微生物的季節(jié)性具有顯著的相關(guān)性。體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證明，黃酮類(lèi)物質(zhì)的季節(jié)性的差異攝入驅(qū)動(dòng)了大熊貓腸道微生物的季節(jié)性變化，如野外大熊貓腸道微生物關(guān)鍵物種的變化（狹義梭菌屬1，Clostridium sensu stricto 1），特別是對(duì)有益菌的生長(zhǎng)促進(jìn)作用，如益生菌丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。食物中黃酮類(lèi)攝入越高，大熊貓腸道微生物的多樣性越低，微生物毒力因子的豐度也更低。宏基因組功能分析揭示了70%黃酮類(lèi)化合物的吸收轉(zhuǎn)化由腸道微生物參與完成，且腸道微生物也促進(jìn)大熊貓對(duì)黃酮類(lèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和利用偏好。

以上結(jié)果證明，在長(zhǎng)期演化過(guò)程中，大熊貓季節(jié)性食物轉(zhuǎn)化行為是大熊貓對(duì)竹中有益元素最大化利用的適應(yīng)。其中，黃酮類(lèi)化合物對(duì)維持大熊貓腸道微生態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡發(fā)揮重要作用。該研究拓展了關(guān)于大熊貓營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)的認(rèn)識(shí)：有益的PSMs可以通過(guò)調(diào)控腸道微生物，正反饋調(diào)節(jié)宿主生理，從而影響大熊貓的覓食策略。此外，該研究也為圈養(yǎng)大熊貓管理提供了重要參考，即食物源黃酮類(lèi)化合物是大熊貓重要的天然益生元，對(duì)大熊貓的臨床健康管理，特別是腸道疾病的治療具有廣闊的應(yīng)用前景。

該研究首次以非模式野生動(dòng)物為模型，探索食源性黃酮類(lèi)化合物的吸收代謝規(guī)律及其與腸道微生物的互作模式。從動(dòng)物生態(tài)學(xué)的視角，應(yīng)用多組學(xué)方法探討有益的PSMs對(duì)植食性哺乳動(dòng)物的生理作用。黃酮類(lèi)化合物與腸道微生物的雙向作用為探究動(dòng)物-腸道微生物共演化提供了新思路。研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）、國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。