研究目的:本研究旨在通过代谢组学平台检测奶牛热应激下血液代谢组的变化,分析热应激对能量代谢的影响,寻找热应激条件下奶牛机体代谢途径中的关键代谢物,并进一步研究调控关键代谢物的相关基因的表达量变化,筛选其上下游及外显子区的单核苷酸多态性（SNPs）,为奶牛饲养管理和耐热奶牛的选育提供理论依据。研究方法:在热中性（TN）和热应激（HS）条件下,分别选择20头泌乳天数相近的初产荷斯坦牛为研究对象,利用尾静脉法采集20 ml抗凝血样品,其中10 ml在3000 rpm转速下离心15分钟后分离上层血浆和中间白膜层,用于检测代谢组和基因m RNA水平,剩余10 ml用于提取基因组DNA。采用1H NMR绝对定量法检测奶牛血浆中代谢物的种类和绝对浓度,通过PLS-DA分析和T检验等方法分析热应激下奶牛血浆代谢物的变化,筛选差异代谢物,并通过富集分析和通路分析构建其代谢通路,研究热应激条件下奶牛机体的代谢途径变化。通过受试者工作特征曲线（ROC曲线）分析差异代谢物指示奶牛个体热应激反应的准确性,获得热应激关键代谢物,并通过实时荧光定量PCR法检测调控该关键代谢物的相关基因的表达量变化,研究热应激下该关键代谢物的分子调控机制。最后,提取血液中的基因组DNA,并采用混池测序法筛选相关基因上下游2000 bp及所有外显子区的SNPs,获得调控重要代谢物的相关基因的遗传变异情况。研究结果:（1）基于1H NMR平台,荷斯坦牛血浆样本中共检测到44种代谢物,包含21种氨基酸及其衍生物、13种有机酸、5种胺类、3种醇类、1种糖类及1种其他。通过统计学分析,共筛选到16种差异代谢物,其中葡萄糖、乙醇、甘氨酸、马尿酸、肉碱、柠檬酸、缬氨酸、亮氨酸、甲醇和2-氧戊二酸酯的含量在热应激下下降,而丙酮、丁酸、2-羟基-3-甲基甲酸、2-羟基丁酸酯和二甲氨基胺的含量在热应激下增加。富集分析和通路分析表明,这些差异代谢物参与了碳水化合物代谢、氨基酸代谢和脂质代谢等途径。（2）本研究对以上差异代谢物进行了ROC曲线分析,结果发现,葡萄糖、丙酮、乙醇、丙氨酸和丁酸的曲线下面积（AUC）大于0.8,表明这5种代谢物对判别奶牛个体的热应激状态具有较好的准确性,其中葡萄糖的AUC最高,达到了0.98,说明葡萄糖对热应激条件下奶牛机体的代谢调控具有极其重要的作用,可作为热应激关键代谢物进行深入研究。为了进一步研究热应激下葡萄糖代谢的分子调控机制,本研究对9种葡萄糖转运蛋白（GLUTs）的m RNA表达量进行了检测,发现SLC2A2、SLC2A3和SLC2A10在热应激条件下显著下调（P<0.05）,SLC2A1、SLC2A8和SLC2A13在热应激条件下极显著下调（P<0.01）,仅SLC2A6在热应激条件下极显著上调（P<0.01）。以上结果表明,热应激可能通过改变GLUTs的表达来调控葡萄糖的能量代谢。（3）根据NCBI数据库中的基因序列,对SLC2A1、SLC2A2、SLC2A3、SLC2A4、SLC2A6和SLC2A8这6个基因的上下游2000 bp和所有外显子区域进行了引物设计,并通过混池测序法筛选SNPs。本研究中,6个基因中共鉴定到21个SNPs,SLC2A1、SLC2A2、SLC2A3、SLC2A4、SLC2A6分别鉴定到3、7、3、6、2个SNPs,而在SLC2A8基因上未鉴定到SNPs,以上结果为奶牛的分子育种提供了有效的遗传信息。研究结论:热应激下,奶牛的碳水化合物、氨基酸和脂质等代谢途径均发生了变化。葡萄糖作为其中最重要的能量物质,其含量变化最为显著,AUC值高达0.98,说明葡萄糖对判别奶牛个体的热应激状态具有很好的准确性,可作为奶牛热应激标志代谢物。GLUTs的m RNA表达量表明,热应激可能通过改变GLUTs的表达来调控葡萄糖的能量代谢途径,此外,GLUTs基因上存在丰富的遗传变异,为耐热奶牛的选育提供理论依据。