發(fā)布時(shí)間：2020-07-29 15:24

【摘要】：畜禽的飼料轉(zhuǎn)化效率是衡量生長(zhǎng)性狀的一個(gè)重要指標(biāo),在很大程度上影響?zhàn)B殖效益。豬的飼料轉(zhuǎn)化效率與腸道的健康和生理狀況密切相關(guān),腸道的健康狀態(tài)受到寄居在腸道內(nèi)的大量的微生物的影響,同時(shí)宿主的飲食及遺傳背景等因素又影響著腸道微生物的群落結(jié)構(gòu),腸道微生物與宿主之間存在著復(fù)雜而密切的互作關(guān)系。本研究通過微生物宏基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)探討豬飼料效率與腸道微生物群落及腸道黏膜基因表達(dá)的關(guān)系。飼養(yǎng)于相同環(huán)境的育肥期長(zhǎng)白豬根據(jù)飼料轉(zhuǎn)化效率的差異進(jìn)行分組,進(jìn)行糞便和腸道各段(十二指腸、空腸、回腸、盲腸、結(jié)腸、直腸)食糜樣品的16S rDNA序列V3+V4區(qū)高通量測(cè)序。結(jié)果顯示育肥階段,高低飼料效率長(zhǎng)白豬的糞便優(yōu)勢(shì)菌門都為Firmicutes,Bacteroidetes,Spirochaetes和Proteobacteria,共同占比超過95%。菌屬水平上,發(fā)現(xiàn)多個(gè)菌屬在兩組比較中存在差異,例如Prevotella在低組顯著富集,而Treponema,Lactobacillu 等在高組相對(duì)豐度更高。小腸段(十二指腸、空腸、回腸)和大腸段(盲腸、結(jié)腸、直腸)及糞便樣本在微生物聚類上可以分為兩大類。高低飼料效率組在各段腸道的比較中,差異菌屬各有不同,可以通過生物標(biāo)記物(差異菌屬)進(jìn)行區(qū)分。盲腸和結(jié)腸食糜分別進(jìn)行宏基因組de novo測(cè)序分析。兩段腸道高低飼料效率組的差異微生物都主要參與碳水化合物代謝,并可能影響到宿主的生長(zhǎng)狀況。飼料效率高組的盲腸和結(jié)腸中都含有更多的益生菌,例如Lactobacillus中的一些菌種等。飼料效率低組都富集到更高比例的Prevotella。功能注釋結(jié)果顯示盲腸位置高低飼料效率組差異的通路主要是與丙酮酸相關(guān)代謝途徑,影響宿主對(duì)能量的吸收。結(jié)腸微生物的差異通路中有多個(gè)與輔酶因子和維生素代謝相關(guān)。盲腸和結(jié)腸位置的黏膜組織分別進(jìn)行RNA-seq。得到138(高低組盲腸黏膜比較),64(高低組結(jié)腸粘膜比較)和165(盲腸黏膜和結(jié)腸黏膜比較)差異表達(dá)基因。功能注釋結(jié)果顯示,高低組比較中上調(diào)的基因與小腸的淀粉損失、一些核苷酸和藥物代謝相關(guān),參與短鏈脂肪酸代謝、胃腸蠕動(dòng)以及生物轉(zhuǎn)化。下調(diào)的基因主要參與免疫和疾病相關(guān)代謝。初步篩選與飼料效率性狀相關(guān)候選基因,例如 GUCA2A、GUCA2B、HSP70.2、NOS2、PCK1、SLCs 和 CYPs 等。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)與差異菌顯著相關(guān)的差異表達(dá)基因,如S100G,TMEM200A等。除Prevotella外,上調(diào)的基因與相關(guān)微生物呈正相關(guān),下調(diào)的基因與相關(guān)微生物負(fù)相關(guān)。本研究證實(shí)飼料效率差異條件下,相同豬種的糞便及腸道各段微生物存在差異,并且差異的微生物各有不同。利用宏基因分析分別揭示高低飼料效率組盲腸和結(jié)腸位置的微生物在生物學(xué)功能上的差異性。通過對(duì)應(yīng)位置的差異表達(dá)基因分析,發(fā)現(xiàn)腸道黏膜存在少量與營(yíng)養(yǎng)代謝相關(guān)的基因受到微生物結(jié)構(gòu)差異的影響出現(xiàn)差異。另外,差異表達(dá)基因與差異的微生物存在顯著的相關(guān)性。由于本研究中只使用了 4對(duì)個(gè)體作為樣本,研究結(jié)果最好能夠未來在更大的豬群中進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S828.5
【圖文】：

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文邐第二章不同飼料效率長(zhǎng)白豬糞便微生物多樣性分析逡逑表４－１糞便樣本采樣個(gè)體飼料轉(zhuǎn)化率逡逑Ｔａｂｌｅ邋４－１邋Ｆｅｅｄ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｒａｔｉｏｓ邋ｏｆ邋ｆｅｃａｌ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｏｆ邋ｓｅｌｅｃｔｅｄ邋ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ．逡逑Ｇｒｏｕｐ邐ＨＦＣＲ邐ＬＦＣＲ邐Ｐ－ｖａｌｕｅ逡逑ｎ邐２０邐２０逡逑ＦＣＲ邐２．０４９±0．０６５邐２．８３４±０．１４５邐２．５２２Ｅ－２３逡逑ＤＦＩ邐１．８８３±０．１２４邐２．２４５±０．２１４邐１．０４７Ｅ－０７逡逑ＡＤＧ邐０．９２０±０．０７４邐０．７９４±０．０８７邐１．５８２Ｅ－０５逡逑Ｉｎｉｔｉａｌ邋ＢＷ邐５０．８６０±１．４４４邐５０．５３５±０．５２８邐０．３５０逡逑Ｆｉｎｉａｌ邋ＢＷ邋邐９２．２７４±３．２３７邐８６．２６６士４．１７０邐１．００２Ｅ－０５逡逑ＦＣＲ飼料轉(zhuǎn)化率，ＤＦＩ日采食ｆｉ，邋ＡＤＧ測(cè)定期平均日增重，Ｉｎｉｔｉａｌ邋ＢＷ測(cè)定初始體重，Ｆｉｎｉａ丨ＢＷ結(jié)測(cè)體重．逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ａｖｅｒａｇｅ邋ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔ邋ｂａｃｔｅｒｉａ邋ｐｈｙｌａ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｆｅｃａｌ邋ｍｉｃｒｏｂｅｓ邋ｉｎ邋ｈｉｇｈ邋ａｎｄ邋ｌｏｗ邋ｆｅｅｄ邋ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ逡逑菌屬水平上，各個(gè)樣品中平均超過一半的菌屬未分類鑒定到，這其中的原因有注釋信息的局逡逑限性，１６ＳｒＤＮＡ擴(kuò)增測(cè)序的準(zhǔn)確度和未知微生物的廣泛存在（圖２４）。在注釋到菌屬信息的樣逡逑品結(jié)果中，普氏菌屬ＺＶｅｖｏ／ｅ／／ａ、密螺旋體屬２＞ｅｐ0７７ｅ／？ｆｌ、顫螺菌屬６＾ｃｚ７／0ｊ：；Ｈ＇ｒａ、鏈球菌屬逡逑Ｓｆｒｅｐｔｏｃｏｃｃｗｓ、瘤胃球菌屬？Ｒｗ／ｗ／ｗｏｃｏｃｃｗｓ和乳桿菌屬Ｌａｃｔｏｆｏａｃｉ／ｔｏ等相對(duì)占比較高，可以認(rèn)為逡逑是糞便微生物的優(yōu)勢(shì)菌屬。盡管優(yōu)勢(shì)菌屬的種類在高低飼料轉(zhuǎn)化率組中相類似，但是兩組中各個(gè)逡逑菌屬的比例不僅相同。從圖２－５的平均菌屬比較中可以看出，除了未分類的菌屬，注釋到分類信逡逑息的優(yōu)勢(shì)菌屬邋ｉＶｅｖ0ｒｅ／／ａ邋（ＨＦＣＲ，邋７．９７％；邋ＬＦＣＲ，邋１２．２３％），邋ｒｒｅ／ｗｎｅ／Ｔ＾ＣＨＦＣＲ，１０．７４％；邋ＬＦＣＲ，逡逑４．８８％），邋Ｏｓｃｉｌｌｏｓｐｉｒａ邋（ＨＦＣＲ，邋４．８２％；邋ＬＦＣＲ，邋４．９０％），邋Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ邋（ＨＦＣＲ，邋３．４３％；邋ＬＦＣＲ，逡逑３．２４％），邋Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ邋（ＨＦＣＲ，邋３．０３％；邋ＬＦＣＲ，邋２．６７％），邋Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ邋（ＨＦＣＲ，邋３．５２％；邋ＬＦＣＲ，逡逑２．０１％）。逡逑１６逡逑

．��！邋ｎｉｉｉｉｉｉｉ？逡逑：二如邋＿—ｄ逡逑圖３－２高低飼料效率組腸道各段優(yōu)勢(shì)菌在菌屬水平上平均相對(duì)豐度逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－２邋Ａｖｅｒａｇｅ邋ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ａｂｕｎｄａｎｃｅｓ邋ｏｆ邋ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔ邋ｂａｃｔｅｒｉａ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋ｇｅｎｕｓ邋ｌｅｖｅｌ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ邋ｄｉｇｅｓｔａ邋ｉｎ邋ｈｉｇｈ邋ａｎｄ逡逑ｌｏｗ邋ｆｅｅｄ邋ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ邋ｇｒｏｕｐｓ邋ａｔ邋ｅａｃｈ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ逡逑通過熱圖展示相對(duì)豐度高的優(yōu)勢(shì)菌在各組微生物群落的相似性，通過圖３－３可以看到腸道前逡逑段（十二指腸、空腸、回腸）和腸道后段（盲腸、結(jié)腸、直腸、糞便）的優(yōu)勢(shì)菌結(jié)構(gòu)聚類結(jié)果，逡逑明顯地聚為兩大類，這也說明腸道前段和腸道后段的微生物由于需氧和厭氧條件及食糜組成形成逡逑明顯差異。通過ＰＣｏＡ圖像比較氋低組各段腸道樣本個(gè)體的微生物結(jié)構(gòu)相似性（圖３４），可以發(fā)逡逑現(xiàn)，腸道后段樣本分布比較集中，說明樣本間微生物群落結(jié)構(gòu)相似性更高，腸道后段樣本與前段逡逑樣本距離較遠(yuǎn)，說明樣本間微生物群落結(jié)構(gòu)相似性不高。在十二指腸位置上，Ｌｄｕｏｄｅｎｕｍ組的第逡逑４號(hào)樣本與其他３個(gè)樣本距離較遠(yuǎn)，也表明了各組微生物中組內(nèi)存在一定的差異性。逡逑２９逡逑

本文編號(hào)：2774143