猪肠道微生物组对脂肪沉积和饲料利用率的影响

猪肠道微生物组对脂肪沉积和饲料利用率的影响
猪肠道中含有丰富而复杂的微生物群体,它们在许多代谢过程中扮演着重要角色,比如能量的摄取和碳水化合物的代谢等。本研究利用16S rRNA基因测序和高通量宏基因组测序方法来调查莱芜猪空肠、回肠和盲肠不同肠道部位的微生物群落结构以及宏基因组功能,并且分析肠道菌群及宏基因组对猪脂肪沉积的影响。
根据这些结果我们推测潜在病原菌,炎症反应,微生物代谢及营养感知等参与了猪的高脂肪沉积。此外,低脂肪沉积猪的回肠和盲肠中富集的Bacteroides-Prevotella菌属能够抑制脂肪细胞发育和炎症反应。
3、我们对来自两个猪场550头杜洛克猪粪便样品进行16S rRNA基因测序。结果发现性别、栏舍和宿主遗传对猪肠道微生物有显著影响。
母猪的饲料转化效率(FCR)显著高于公猪,且母猪肠道微生物多样性显著高于公猪。此外,与不同栏猪群相比,同一栏内的猪肠道微生物beta多样性更相似。
相较于半同胞和不相关个体,全同胞间肠道微生物beta多样性也更相似。进一步比较性别间肠道微生物丰度的差异,发现有8个科在两个群体的公猪与母猪中都存在显著差异,其中包括韦荣球菌科、普雷沃氏菌科和ห้องสมุดไป่ตู้螺旋体科。
梭菌属和SMB53菌属显著富集于小肠,而普氏菌属、密螺旋体属、瘤胃球菌属及柔嫩梭菌属等在盲肠中有更高丰度。宏基因组测序分析进一步揭示了小肠中的微生物组在小分子营养物质的代谢中发挥重要作用,而盲肠的微生物组有更强的降解木聚糖、果胶和纤维素能力。
2、莱芜猪是一个脂肪沉积能力非常强的猪种,我们鉴别到42个细菌种类可能与莱芜猪脂肪沉积有关,其中Escherichia spp.显著富集于高脂肪沉积猪的三个肠道部位。通过宏基因组测序分析我们发现丙酮酸盐代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路基因显著富集于高脂肪沉积猪的空肠;抗原处理、MAPK信号和内吞等参与炎症反应的基因富集于高脂肪沉积猪的回肠;双元组分调控系统和细菌趋化等参与营养感知的基因富集于高脂肪沉积猪的盲肠。
在大规模的杜洛克群体中,我们系统的研究了宿主和环境因素对猪肠道微生物群落影响,鉴别影响猪饲料转化效率的肠道微生物。获得的主要结果如下:1、通过16SrRNA基因测序比较了莱芜猪空肠、回肠和盲肠不同肠道部位微生物群落的多样性,发现小肠(包括空肠和回肠)和盲肠部位微生物群落差异显著,盲肠的微生物alpha多样性显著高于小肠,但空肠和回肠间的alpha多样性差异不显著。
Two-part关联分析模型鉴别到13个与FCR关联的OTU,这些OTU注释到的细菌就包括韦荣氏球菌,普雷沃氏菌和密螺旋体。另外,在属分类水平,62.5%与FCR关联的属在丰度上具有性别差异。
16S rRNA基因的功能预测和宏基因组测序分析表明公母猪间肠道微生物宏基因功能存在显著差异,而差异的宏基因组基因大多数都是与代谢和消化相关。我们推测与性别相关的微生物及其宏基因组对猪饲料利用率有重要影响。