試驗目的 研究XOS對生長肥育豬腸道微生物組成和代謝產物含量的影響，強調其抗生素替代效應，并確認其在生長肥育豬飼糧中的最佳添加劑量和添加階段。 試驗設計 試驗選取杜×長×大三元雜交豬80頭（體重為30 kg左右），公、母各半，隨機分為8組，每組10頭（10個重復），每欄飼養(yǎng)1頭。1）對照組飼喂基礎飼糧（CN組）；2）抗生素組在基礎飼糧中添加0.04 kg/t速大肥和0.2 kg/t抗敵素（AB組）；3）30~65 kg體重階段100、250和500 g/t的XOS添加組：于30~65 kg體重階段，分別在基礎飼糧中添加100、250和500 g/t的XOS，在66~100 kg體重階段均飼喂基礎飼糧（GP組）；4）30~100 kg體重階段100、250和500 g/t的XOS添加組：于30~100 kg體重階段分別在基礎飼糧中添加100、250和500 g/t的XOS（GFP組）。約170日齡，試驗豬體重達100 kg左右時屠宰采樣。各試驗組使用的基礎飼糧，均參照美國NRC（2012）豬營養(yǎng)需求標準進行配制，不添加抗生素，其組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗所用XOS含量≥35%。試驗期間按商業(yè)養(yǎng)豬場規(guī)范進行飼養(yǎng)管理。試驗結束時（平均體重達到 100 kg，約170天）空腹稱重，每組隨機選取8頭試豬（公、母各半），心臟放血處死，屠宰后取中段結腸內容物樣品，-20℃保存?zhèn)溆谩?/span>
試驗結果 （1）XOS對肥育豬結腸內容物中腸道菌群組成的影響 從46份腸道內容物樣本中共測得2487651個原始序列。經過濾和質量控制，獲得了1805687個清潔序列數(shù)據。在97%序列一致性閾值下，所有有效讀取序列都被聚集到OTU中。所有樣本的稀疏曲線均達到接近平臺期，表明采樣深度和測序覆蓋度適合進行進一步數(shù)據分析。 在門水平上，從豬腸道內容物樣品中共鑒定出24個門，其中厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門和軟壁菌門是所有組別中的優(yōu)勢菌門（平均相對豐度>1%）。如圖1所示，在飼糧中添加抗生素可增加變形菌門的相對豐度、降低厚壁菌門的相對豐度，而在生長育肥期添加XOS則可引起厚壁菌門相對豐度的增加和變形菌門相對豐度的降低。此外，抗生素組和生長育肥期添加100 g/t XOS組之間厚壁菌門的相對豐度存在顯著差異。在屬水平上，共鑒定出320個菌屬，以乳桿菌、枸櫞酸桿菌、普雷沃菌、不動桿菌和Turicibacter為主。如表2所示，所有組別中最豐富的菌屬為乳桿菌屬，在生長育肥期添加100 g/t的XOS有增加乳桿菌相對豐度的趨勢，但在抗生素組表現(xiàn)出降低趨勢（圖2)。相反，抗生素組中檸檬酸桿菌的相對豐度增加，但生長育肥期添加100 g/t的XOS組中檸檬酸桿菌的相對豐度降低。
（2）XOS對肥育豬結腸內容物中微生物菌群多樣性的影響 為了評估結腸內容物中細菌群落的多樣性、豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性，計算了所有樣本的幾種 α 多樣性指標。結果表明，對照組和XOS添加組之間的 α 多樣性指標（包括觀察到的物種數(shù)、Chao 1、優(yōu)勢度、PD全樹、Shannon和Simpson等指數(shù)）均無顯著差異（表3），而生長育肥期250 g/t的XOS添加組與抗生素組的Shannon指數(shù)差異顯著（P<0.05）（圖3A）?；谖醇訖?/span>UniFrac距離矩陣的PCoA將所有重復的腸道內容物樣本聚集在同一熱圖內，它們與其他處理組相比表現(xiàn)出更明顯的差異（圖3B）。在生長育肥豬添加組中，雖然三個劑量組之間存在樣本重疊，但觀察到了聚集趨勢，提示100 g/t的XOS添加組和250 g/t的XOS組之間腸道菌群結構具有更明顯的相似性。在生長期添加組中，100 g/t的XOS添加組和500 g/t的XOS添加組均有明顯的聚集趨勢，不同處理組之間可見相互遠離的趨勢。在相同的XOS添加劑量下，聚類發(fā)生在XOS添加的不同階段，并且不同階段添加的差異較大?？傊谏L期添加XOS可能是改變腸道菌群結構的主要因素，而添加劑量發(fā)揮的作用不顯著。
（3）結腸內容物中微生物生物標志物的篩選 利用LefSe分析來鑒定與不同劑量XOS處理相關的結腸細菌生物標志物（圖4）。在本研究中，綱水平上，對照組梭狀芽孢桿菌和擬桿菌的相對豐度增加；相反，抗生素組變形菌門中γ-變形菌和Deltaproteobacteria、厚壁菌門中梭狀芽孢桿菌和丹毒桿菌、放線菌門中Coriobacteriia以及擬桿菌門中Bacteroidia相對豐度升高。生長期100 g/t的XOS添加組厚壁菌門中丹毒桿菌和放線菌門中棒狀桿菌的相對豐度增加。另外，對生長期250 g/t的XOS添加組中這些細菌綱的微生物生物標志物也進行了鑒定，發(fā)現(xiàn)放線菌、γ-變形菌和Deltaproteobacteria的豐度顯著高于其他組，而500 g/t的XOS添加組中的優(yōu)勢菌主要為噬細胞菌屬、水霉屬、疣孢霉屬、桿菌屬、放線菌屬和Deltaproteobacteria。而厚壁菌門中的梭菌（P=0.021）、Planctomycetes門中的Planctomyces（P=0.018）和Proteobacteria門中的Betaproteobacteria（P=0.005）在生長育肥期100 g/t的XOS添加組中具有較高的豐度，而250 g/t的XOS添加組中有顯著變化的微生物生物標志物均來源于Proteobacteria門，包括桿菌綱和 α-變形桿菌綱。生長育肥期500 g/t的XOS添加組的優(yōu)勢菌種為 β-變形菌綱、α-變形菌綱、γ-變形菌綱、放線菌綱、梭狀芽孢桿菌綱和疣微菌綱。 （4）環(huán)境因子對結腸內容物中微生物群落的影響 用置換試驗進行RDA分析，確定不同因子與腸道微生物群落結構的相關性。RDA分析前進行的DCA分析結果顯示，第一軸的軸長小于3（圖3-5）。RDA分析結果顯示，XOS劑量（包括無添加、低劑量、中劑量和高劑量4個水平）（r2=0.5789，P<0.001）和添加方式（包括無抗生素添加、持續(xù)添加抗生素、生長期添加、生長育肥期添加4 種方式）（r2=0.5153，P<0.001）顯著改變了腸道微生物群落的結構。在所有檢測的特定環(huán)境因子中，無抗生素添加、高劑量XOS添加和生長期XOS添加與微生物群落結構顯著相關，其次是中劑量XOS添加、持續(xù)添加抗生素和無添加。關于各因子之間的相關性，XOS的中、低劑量與高劑量呈負相關，而生長育肥期XOS的添加與生長期XOS的添加呈負相關。 （5）XOS對肥育豬結腸內容物中代謝產物含量的影響 通過測定SCFA來評估XOS添加是否改變了某些腸道微生物的發(fā)酵和代謝特性。結果表明，與基礎飼糧組相比，生長育肥期添加100 g/t的XOS顯著增加了乙酸（P=0.031）和總直鏈脂肪酸含量（P=0.049）（圖6A），而對其他直鏈脂肪酸和支鏈脂肪酸含量的影響不大（P>0.05）。另外，未發(fā)現(xiàn)XOS添加劑量與各種SCFAs產生之間存在相關性（P>0.05）。 生物胺（如1，7-庚基二胺、尸胺、腐胺、色胺、酪胺、亞精胺和精胺）是潛在有害代謝途徑的生物標志物。通過檢測生物胺含量，評價了機體的氨基酸代謝情況。在抗生素組、GP250組、GP500組和GFP100組中，觀察到1，7-庚烷二胺的濃度顯著降低（P<0.05）（圖6B），尤其是GFP100組中1，7-庚烷二胺濃度達到最低水平，表明XOS具有抑制氨基酸脫羧的能力。 結論 30~100 kg體重階段在飼糧中添加100 g/t的XOS可顯著降低結腸微生物群落的 α 多樣性、大腸桿菌等致病菌的相對豐度和1，7-庚二胺含量，并增加結腸中乙酸、直鏈脂肪酸和總SCFA的含量以及乳酸桿菌等有益菌的相對豐度；其添加劑量和添加時間均影響結腸微生物的群落構成。
參考文獻： 潘杰.低聚木糖對豬生產性能的調控作用及機制研究[D].湖南農業(yè)大學,2020.
|
