植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能、肠道炎症及微生物的影响
摘要:本试验旨在研究不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能、肠道炎症、盲肠及结肠微生物的影响。选取120头初始体重为(10.46±0.22) kg的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪,随机分为4组:CON组(基础饲粮)、0.05% ZHR8组(基础饲粮+0.05%植物乳杆菌ZHR8后生元)、0.10% ZHR8组(基础饲粮+0.10%植物乳杆菌ZHR8后生元)、0.20% ZHR8组(基础饲粮+0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元),每组3个重复,每个重复10头猪(公母各占1/2)。试验期29 d。结果表明:1)与CON组相比,0.10% ZHR8组断奶仔猪平均日增重显著升高(P<0.05),0.20% ZHR8组断奶仔猪平均日增重极显著升高(P<0.01);0.20% ZHR8组断奶仔猪末重显著升高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05)。2)与CON组相比,0.20% ZHR8组断奶仔猪空肠绒毛高度极显著升高(P<0.01);0.10% ZHR8、0.20% ZHR8组断奶仔猪空肠绒隐比显著升高(P<0.05)。3)与CON组相比,0.10% ZHR8组断奶仔猪结肠黏膜促炎因子白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-12(IL-12)mRNA相对表达量显著降低(P<0.05);0.20% ZHR8组促炎因子干扰素-γ(IFN-γ)、IL-8 mRNA相对表达量显著降低(P<0.05),抗炎因子白细胞介素-10(IL-10)mRNA相对表达量显著升高(P<0.05)。4)与CON组相比,0.10% ZHR8组断奶仔猪结肠内容物戊酸含量极显著升高(P<0.01);0.20% ZHR8组戊酸、异戊酸含量极显著升高(P<0.01)。5)16S rRNA结果显示,在属水平上,与CON组相比,0.10% ZHR8、0.20% ZHR8组断奶仔猪结肠普雷沃氏菌科_NK3B31群相对丰度显著降低(P<0.05),拟普雷沃氏菌属相对丰度显著升高(P<0.05);0.10% ZHR8组普雷沃氏菌科_UCG-003相对丰度显著升高(P<0.05)。综上所述,在基础饲粮中添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元可提高断奶仔猪的生长性能,减少肠道炎症,增加肠道内容物挥发性脂肪酸含量,改善肠道微生物结构,从而增强断奶仔猪的肠道健康。
关键词
断奶是仔猪生长发育过程中的一个关键阶段,但由于饲粮和环境的改变、消化系统发育不完善等因素,仔猪在断奶过程中可能会出现应激反应,从而影响其免疫反应及肠道健康。据报道,断奶应激对仔猪神经系统功能、肠道屏障功能、免疫功能的影响会持续到育肥期。因此,寻找可以缓解断奶仔猪应激且安全、绿色、高效的饲料添加剂是畜牧业的重点。后生元是对宿主有益的无生命微生物和/或其成分的制剂,包括挥发性脂肪酸(VFAs)、细菌素、肽聚糖及胞外多糖等。Tartrakoon等研究表明,在哺乳期至断奶期添加20 mg/kg热灭活植物乳杆菌、保育期至育肥期添加4 mg/kg热灭活植物乳杆菌能够提高猪的生长性能。Duarte等研究表明,饲粮中添加2 kg/t的乳酸菌后生元可通过调节黏膜相关微生物群和模式识别受体(PRRs)提高猪的免疫能力,减少产肠毒素大肠杆菌诱导肠道黏膜损伤和炎症。Sun等研究表明,饲粮中添加罗伊氏乳杆菌后生元可提高粪便中丙酸和丁酸含量,调节肠道菌群结构。相较于活菌制剂,后生元具有稳定性高、易运输、易储存、无增殖失控风险等优势,且能迅速通过黏液层直接作用于肠道黏膜层。然而,不同浓度的植物乳杆菌代谢物及其组成开发的后生元在断奶仔猪中的应用鲜有报道。因此,本研究旨在探究不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能、肠道炎症及微生物影响,以期为后生元作为新型功能性饲料添加剂在断奶仔猪饲粮中的推广与应用提供理论依据,促进畜牧业绿色转型。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验用植物乳杆菌ZHR8为一株猪源植物乳杆菌,由前期实验室筛选所得,2022年保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC NO:M 20222002。
植物乳杆菌ZHR8后生元为植物乳杆菌ZHR8经过高密度发酵及干燥灭活后制备的后生元粉剂,制备方法如下:采用2%的接种量,将活化后的植物乳杆菌ZHR8接种于培养基中于37 ℃高密度发酵32 h,将所得发酵液于65 ℃静置30 min。用10%辅美粉混合上述发酵液,喷雾干燥后即为植物乳杆菌ZHR8后生元,其活性成分如表1所示。
表1 植物乳杆菌ZHR8后生元活性成分
|
活性成分 |
含量 |
单位 |
|
细胞数 |
560.00 |
×108CFU/g |
|
乙酸 |
7.13 |
mg/g |
|
乳酸 |
226.40 |
mg/g |
|
胞外多糖 |
7.76 |
mg/g |
1.2 试验设计与饲养管理
本试验在某猪场进行,试验动物均经江苏省农业科学院动物伦理委员会审查批准(江苏省农业科学院第63号)。
试验选取120头初始体重为(10.46±0.22) kg的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪,随机分为4组:CON组(基础饲粮)、0.05% ZHR8组(基础饲粮+0.05%植物乳杆菌ZHR8后生元)、0.10% ZHR8组(基础饲粮+0.10%植物乳杆菌ZHR8后生元)、0.20% ZHR8组(基础饲粮+0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元),每组3个重复,每个重复10头猪(公母各占1/2)。参考《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)配制断奶仔猪基础饲粮,其组成及营养水平见表2。本试验预试期5 d,正试期29 d,试验期间断奶仔猪均在相同饲养管理条件下自由采食和饮水。
表2 基础饲粮组成及营养水平(饲喂基础)
|
项目 |
含量 |
项目 |
含量 |
|
原料 |
|
营养水平 |
|
|
玉米 |
48.00 |
消化能 |
14.70 |
|
膨化玉米 |
16.00 |
净能 |
10.20 |
|
豆粕 |
12.80 |
粗蛋白质 |
18.41 |
|
发酵豆粕 |
7.00 |
粗脂肪 |
4.31 |
|
膨化大豆 |
9.00 |
钙 |
-。78 |
|
柠檬酸 |
1.80 |
总磷 |
0.46 |
|
大豆油 |
1.50 |
标准回肠可消化氨基酸 |
|
|
碳酸氢钙 |
0.90 |
赖氨酸 |
1.08 |
|
石粉 |
0.60 |
蛋氨酸 |
0.32 |
|
氯化钠 |
0.30 |
苏氨酸 |
0.69 |
|
氯化胆碱 |
0.07 |
色氨酸 |
0.20 |
|
L-赖氨酸盐酸盐 |
0.70 |
异亮氨酸 |
0.65 |
|
L-苏氨酸 |
0.18 |
缬氨酸 |
0.77 |
|
DL-蛋氨酸 |
0.15 |
|
|
|
预混料 |
1.00 |
|
|
|
合计 |
100.00 |
|
|
1) 预混料为每千克饲粮提供: VA 9500 IU,VB2 6.00 mg,VK3 4 mg, VB1 3.50 mg,VB6 3.20 mg,VB12 0.06 mg,VD3 1 800 IU,VE 80 IU,烟酸 30.00 mg,D-泛酸 15.00 mg,叶酸 1.5 mg,生物素 0.20 mg,Fe 110 mg,Zn 100 mg,Mn 30 mg,Se 0.3 mg,I 0.25 mg。2)消化能和净能根据《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)计算,粗蛋白质(GB/T 6432—2018)、粗脂肪(GB/T 6433—2006)、钙(GB/T 6436—2018)、总磷(GB/T 6437—2018)为实测值。3)标准回肠可消化氨基酸根据《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)附录B原料标准回肠消化率计算。
1.3 样品采集与处理
试验第29天,每个重复随机选取2头断奶仔猪屠宰,屠宰前禁食12 h,禁食期间自由饮水。屠宰时采集颈动脉血样置于10 mL乙二胺四乙酸二钾真空采血管中,1006×g离心10 min分离上清液即为血浆,-20 ℃保存。此外,取2 cm空肠于4%多聚甲醛固定液用于观察组织学特性;取一段结肠冲洗干净后纵向切开,用无菌玻片刮取黏膜组织,-80 ℃保存。
1.4 测定指标与方法
1.4.1 生长性能指标测定
试验开始与结束前12 h禁食,测定并记录各重复断奶仔猪初重、末重。试验期间记录各重复断奶仔猪每天的采食量,计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)、料重比(F/G)。
ADFI=总采食量/饲养天数;
ADG=(末重-初重)/饲养天数;
F/G=ADFI/ADG。
1.4.2 血浆炎症因子含量测定
使用南京建成生物工程研究所酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒对血浆白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-12(IL-12)和白细胞介素-10(IL-10)含量进行测定,具体测定步骤均按试剂盒说明书进行。
1.4.3 肠道组织学形态
采集空肠中段2 cm,用4%多聚甲醛通用型组织固定液进行固定,制作石蜡切片,观察肠道形态结构,并使用图像分析软件SlideViewer 2.5测量其绒毛高度及隐窝深度。
1.4.4 结肠黏膜炎症因子mRNA相对表达量测定
采用Trizol法提取结肠黏膜总RNA,使用美国Thermo公司NanoDrop超微量分光光度计测定其浓度与纯度。将质量合格的总RNA用反转录试剂盒HiScript Ⅲ RT SuperMix for qPCR (+gDNA wiper)(Vazyme,货号R323-01)反转录为cDNA,-20 ℃存放。采用SYBRGreenI染料法,以β-肌动蛋白(β-actin)为内参,使用美国Thermo公司实时荧光定量PCR仪参照qPCR试剂盒ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix(Vazyme,货号Q711-02)进行实时荧光定量PCR扩增。qPCR反应体系为10 μL:5.0 μL 2× SYBR Green Master Mix,0.2 μL上游引物(10 μmol/L),0.2 μL下游引物(10 μmol/L),1.0 μL cDNA模板和3.6 μL无酶水。反应程序为:95 ℃预变性30 s;随后进行40个循环的95 ℃变性10 s、60 ℃延伸30 s,最后进行熔解曲线分析以确认扩增特异性。使用2-△△Ct法计算目的基因mRNA相对表达量。引物序列见表3。
表3 引物序列
|
基因 |
引物序列 |
登录号 |
|
肿瘤坏死因子-α |
F:GCATCGCCGTCTCCTAC |
NM_214022.1 |
|
R:CAGCAAAGTCCAGATAGTC |
||
|
干扰素-γ |
F:CCATTCAAAGGAGCATGGAT |
NM_213948.1 |
|
R:GAGTTCACTGATGGCTTTGC |
||
|
白细胞介素-8 |
F:AGTGGACCCCACTGTGAAAA |
X61151.1 |
|
R:TACAACCTTCTTCTGCACCCA |
||
|
白细胞介素-10 |
F:GACCTCATTCCCCAAACAC |
NM_214041.1 |
|
R:TGCTATGAAGACAGACAAAC |
||
|
白细胞介素-12 |
F:GGAGTATAAGAAGTACAGAGTGG |
NM_214013.1 |
|
R:GATGTCCCTGATGAAGAAGC |
||
|
白细胞介素-18 |
F:AAAATGTCTACTCTCTCCTG |
NM_213997.1 |
|
R:ACTCAAACTGTATCTTATCATC |
||
|
β-肌动蛋白 |
F:CTTCCTGGGCATGGAGTCC |
XM_003357928.4 |
|
R:GGCGCGATGATCTTGATCTTC |
1.4.5 结肠VFAs含量测定
结肠VFAs含量采用气相色谱法分析。具体步骤为:采用偏磷酸法提取结肠内容物中的VFAs,以2-乙基丁酸作为内标液,通过内标法进行测定,色谱条件参考并调整自文献;随后通过标准曲线计算各组VFAs含量,并根据样本质量与稀释体积换算为每千克样本中的VFAs含量。
1.4.6 结肠微生物多样性分析
取结肠内容物提取总DNA并测定其浓度及纯度,在16S V3~V4区域进行PCR扩增,4 ℃保存。基于Illumina测序平台对根据特定的扩增区域构建的测序文库进行双末端测序。分析处理经过Reads拼接、过滤、ASVs降噪后得到的有效数据。
1.5 统计分析
采用SPSS 26.0软件对经Excel 2021预处理的试验数据进行统计分析,首先进行方差齐性检验,若满足方差齐性则采用单因素方差分析(one-way ANOVA)及线性和二次曲线趋势分析;当差异显著时,进一步采用Duncan氏多重比较法进行组间比较。P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
2 结果
2.1 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能的影响
由表4可知,与CON组相比,0.10% ZHR8组断奶仔猪平均日增重显著升高(P<0.05),0.20% ZHR8组断奶仔猪平均日增重极显著升高(P<0.01);0.20% ZHR8组断奶仔猪末重显著升高(P<0.05),料重比显著降低(P<0.05)。与CON组相比,随着植物乳杆菌ZHR8后生元添加浓度的升高,断奶仔猪末重、平均日增重线性升高(P<0.05),料重比线性降低(P<0.05)。
表4 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能的影响
|
项目 |
组别 |
SEM |
P-值 |
|||||
|
CON |
0.05%ZHR8 |
0.10%ZHR8 |
0.20%ZHR8 |
方差分析 |
线性 |
二次 |
||
|
初重/kg |
10.21 |
10.37 |
10.44 |
10.84 |
1.123 |
0.775 |
0.338 |
0.810 |
|
末重/kg |
26.42b |
26.80b |
28.46ab |
29.44a |
2.340 |
0.044 |
0.007 |
0.728 |
|
平均日增重/g |
559.13Bb |
566.75Bb |
621.29Aba |
641.68Aa |
54.546 |
0.004 |
0.001 |
0.724 |
|
平均日采食量/g |
1056.90 |
1048.81 |
1060.53 |
1077.71 |
68.337 |
0.974 |
0.726 |
0.789 |
|
料重比 |
1.88a |
1.81ab |
1.71ab |
1.69b |
0.116 |
0.016 |
0.024 |
0.685 |
同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。
2.2 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪血浆炎症因子含量的影响
由表5可知,与CON组相比,0.05% ZHR8组、0.20% ZHR8组断奶仔猪血浆IL-12含量显著降低(P<0.05),0.10% ZHR8组断奶仔猪血浆IL-12含量极显著降低(P<0.01);0.10% ZHR8组断奶仔猪血浆TNF-α、IL-1β含量显著降低(P<0.05)。各组断奶仔猪血浆IL-10含量无显著差异(P>0.05)。与CON组相比,随着植物乳杆菌ZHR8后生元添加浓度的升高,断奶仔猪血浆TNF-α含量线性降低(P<0.05),IL-12含量线性降低并呈二次曲线变化(P<0.05)。
表5 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪血浆炎症因子含量的影响
|
项目 |
组别 |
SEM |
P-值 |
|||||
|
CON |
0.05%ZHR8 |
0.10%ZHR8 |
0.20%ZHR8 |
方差分析 |
线性 |
二次 |
||
|
肿瘤坏死因子-α |
735.13ab |
749.10a |
602.69c |
626.08bc |
105.297 |
0.027 |
0.012 |
0.903 |
|
白细胞介素-1β |
33.22a |
36.71a |
24.92b |
35.55a |
6.373 |
0.015 |
0.652 |
0.146 |
|
白细胞介素-8 |
73.43ab |
88.38a |
49.71b |
95.52a |
30.751 |
0.039 |
0.593 |
0.191 |
|
白细胞介素-12 |
332.40Aa |
250.59ABb |
193.31Bb |
251.12ABb |
77.446 |
0.009 |
0.016 |
0.014 |
|
白细胞介素-10 |
474.13 |
407.39 |
420.24 |
404.28 |
117.712 |
0.765 |
0.450 |
0.642 |
2.3 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪空肠形态的影响
由表6可知,与CON组相比,0.20% ZHR8组断奶仔猪空肠绒毛高度极显著升高(P<0.01);0.10% ZHR8组和0.20% ZHR8组断奶仔猪空肠绒隐比显著升高(P<0.05)。与CON组相比,随着植物乳杆菌ZHR8后生元添加浓度的升高,断奶仔猪空肠绒毛高度、绒隐比线性升高(P<0.05)。
|
表6 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪空肠形态的影响 |
|
项目 |
组别 |
SEM |
P-值 |
|||||
|
CON |
0.05%ZHR8 |
0.10%ZHR8 |
0.20%ZHR8 |
方差分析 |
线性 |
二次 |
||
|
绒毛高度/μm |
422.46Bb |
444.5Bb |
428.52Bb |
504.71Aa |
59.108 |
0.008 |
0.003 |
0.083 |
|
隐窝深度/μm |
232.73ab |
222.98a |
198.82b |
229.39ab |
36.940 |
0.008 |
0.491 |
0.050 |
|
绒隐比 |
1.85b |
2.03ab |
2.16a |
2.22a |
0.308 |
0.017 |
0.003 |
0.478 |
2.4 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对结肠黏膜炎症因子mRNA相对表达量的影响
由图1可知,与CON组相比,0.05% ZHR8组断奶仔猪结肠黏膜促炎因子IL-8 mRNA相对表达量显著降低(P<0.05);0.10%ZHR8组断奶仔猪结肠黏膜促炎因子IL-8、IL-12 mRNA相对表达量显著降低(P<0.05);0.20% ZHR8组断奶仔猪结肠黏膜促炎因子干扰素-γ(IFN-γ)、IL-8 mRNA相对表达量显著降低(P<0.05),抗炎因子IL-10 mRNA相对表达量显著升高(P<0.05)。

2.5 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪结肠内容物VFAs含量的影响
由表7可知,与CON组相比,0.10% ZHR8组断奶仔猪结肠内容物戊酸含量极显著升高(P<0.01);0.20% ZHR8组戊酸、异戊酸含量极显著升高(P<0.01)。各组断奶仔猪结肠内容物丙酸、丁酸和异丁酸含量均无显著差异(P>0.05)。与CON组相比,随着植物乳杆菌ZHR8后生元添加浓度的升高,断奶仔猪结肠内容物乙酸含量线性升高并呈二次曲线变化(P<0.05),丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸含量线性升高(P<0.05)。
表7 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪结肠内容物VFAs含量的影响
|
项目 |
组别 |
SEM |
P-值 |
|||||
|
CON |
0.05%ZHR8 |
0.10%ZHR8 |
0.20%ZHR8 |
方差分析 |
线性 |
二次 |
||
|
乙酸 |
1304.04ab |
1069.69b |
1330.53ab |
1498.66a |
194.111 |
0.032 |
0.048 |
0.030 |
|
丙酸 |
712.90 |
680.24 |
755.03 |
923.74 |
136.826 |
0.076 |
0.025 |
0.104 |
|
丁酸 |
353.40 |
444.34 |
474.04 |
592.41 |
123.356 |
0.150 |
0.010 |
0.798 |
|
异丁酸 |
151.07 |
133.40 |
148.27 |
173.43 |
24.072 |
0.068 |
0.116 |
0.056 |
|
戊酸 |
67.55Cc |
81.38BCbc |
107.04ABab |
122.05Aa |
26.031 |
0.004 |
0.001 |
0.306 |
|
异戊酸 |
194.63Bb |
196.33Bb |
238.4ABab |
270.42Aa |
40.070 |
0.008 |
0.001 |
0.948 |
2.6 饲粮中添加不同浓度植物乳杆菌ZHR80.048肠内容物微生物的影响
2.6.1 α多样性分析
由表8可知,与CON组相比,0.05% ZHR8组、0.20% ZHR8组断奶仔猪结肠内容物香农指数、辛普森指数、毗卢均匀度指数显著降低(P<0.05),优势度显著升高(P<0.05)。与CON组相比,随着植物乳杆菌ZHR8后生元添加浓度的升高,断奶仔猪结肠内容物优势度线性升高(P<0.05)。
表8 α多样性指数
|
项目 |
组别 |
SEM |
P-值 |
|||||
|
CON |
0.05%ZHR8 |
0.10%ZHR8 |
0.20%ZHR8 |
方差分析 |
线性 |
二次 |
||
|
香农指数 |
7.35a |
6.63b |
7.48a |
6.65b |
0.629 |
0.019 |
0.205 |
0.797 |
|
辛普森指数 |
0.98a |
0.96b |
0.98b |
0.96b |
0.019 |
0.035 |
0.259 |
0.837 |
|
Chao1指数 |
673.78 |
637.97 |
674.36 |
626.12 |
74.166 |
0.611 |
0.455 |
0.848 |
|
优势度 |
0.02b |
0.04a |
0.02b |
0.04a |
0.019 |
0.035 |
0.003 |
0.687 |
|
覆盖率 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
0.000 |
0.317 |
0.842 |
0.515 |
|
观测的特征数 |
660.33 |
619.00 |
662.50 |
605.67 |
72.190 |
0.446 |
0.377 |
0.801 |
|
毗卢均匀度指数 |
0.79a |
0.72b |
0.80a |
0.72b |
0.058 |
0.009 |
0.194 |
0.808 |
2.6.2 微生物组成分析
由图2可知,CON组断奶仔猪结肠ASVs数量最高,其中各组重叠ASVs为673个。由图3可知,在门水平上,断奶仔猪盲肠产生的ASVs主要由厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、变形菌门(Proteobacteria)、弯曲菌门(Campylobacterota)、广古菌门(Euryarchaeota)、纤维杆菌门(Fibrobacterota)、迷踪菌门(Elusimicrobiota)、脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、放线菌门(Actinobacteriota)、螺旋体门(Spirochaetota)组成。由图4可知,在属水平上,断奶仔猪盲肠产生的ASVs主要由琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)、UCG-005、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、普雷沃氏菌科_NK3B31群(Prevotellaceae_NK3B31_group)、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、普雷沃氏菌属9(Prevotella_9)、乳杆菌属(Lactobacillus)、UCG-002、梭状芽孢杆菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)、埃希氏菌属-志贺菌属(Escherichia-Shigella)组成。由图5可知,与CON组相比,0.10% ZHR8组、0.20% ZHR8组Prevotellaceae_NK3B31_group相对丰度显著降低(P<0.05),拟普雷沃氏菌属(Alloprevotella)相对丰度显著升高(P<0.05);0.05% ZHR8组Prevotellaceae_NK3B31_group相对丰度显著降低(P<0.05);0.10% ZHR8组Prevotellaceae_UCG-003相对丰度显著升高(P<0.05)。




图5 属水平差异微生物
2.6.3 主成分分析
由图6可知,主成分1和主成分2对检测到总微生物的代表性贡献率分别为7.70%和6.41%。与CON相比,0.05% ZHR8、0.10% ZHR8、0.20% ZHR8组粪便样点分布更为集中。

2.7 断奶仔猪结肠微生物与血浆及结肠炎症因子、结肠VFAs含量的相关性分析
由图7可知,Succinivibrio相对丰度与血浆IL-10、IL-12含量呈显著负相关(P<0.05),Prevotellaceae_NK3B31_group相对丰度与血浆IL-8含量、结肠IL-10 mRNA相对表达量、结肠异戊酸含量呈显著负相关(P<0.05),Phascolarctobacterium相对丰度与结肠IL-10、IL-12 mRNA相对表达量呈显著正相关(P<0.05),Lactobacillus相对丰度与结肠IL-8 mRNA相对表达量呈显著正相关(P<0.05)。

3 讨论
3.1 植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪生长性能的影响
断奶过程中生长环境及饲粮的变化会导致断奶仔猪的生长性能普遍下降。Shu等研究结果表明,饲粮中添加0.3%~0.4%灭活鼠李糖乳杆菌ILR,断奶仔猪平均日增重可提高18.80%~19.32%,料重比可降低10.76%~12.66%。Miao等研究结果表明,饲粮中添加600 g/t热灭活嗜酸乳杆菌IFFI 6005可以显著降低断奶仔猪料重比。与前人研究结果相似,本研究表明,断奶仔猪饲粮中添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元可显著提高其平均日增重,且添加0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元可显著提高断奶仔猪末重,显著降低料重比,从而提高断奶仔猪的生长性能。
3.2 植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪肠道形态的影响
肠道绒毛高度、隐窝深度和绒隐比是评价肠道对营养物质消化吸收能力的重要指标。肠道绒毛高度升高、隐窝深度降低有利于小肠对营养物质的消化吸收,绒隐比升高则表明肠道吸收能力增强。Zhou等研究表明,饲粮中添加0.1%~1.0%板蓝根多糖可线性增加断奶仔猪空肠绒毛高度和绒隐比,线性降低空肠隐窝深度。梁秀丽等研究发现,饲粮中添加抗菌肽可使断奶仔猪肠道绒毛的完整度和密度提升,绒毛高度升高,隐窝深度降低。与前人研究结果相似,本试验结果表明,饲粮中添加0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元的断奶仔猪空肠绒毛高度极显著升高;添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元绒隐比显著升高。饲粮中添加0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元能更好地刺激肠道上皮细胞增殖,促进空肠绒毛生长,提升断奶仔猪空肠营养吸收能力。
3.3 植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪血浆炎症因子含量及肠道炎症相关mRNA相对表达量的影响
仔猪断奶是养猪过程中的关键环节,断奶时期仔猪的胃肠道发育不完全、免疫力弱,应激反应会导致其肠道屏障受损、腹泻甚至死亡。IL-1β和TNF-α可以通过损害肠道屏障功能导致肠道上皮通透性增加,具有促进组织细胞炎症的作用;IL-10具有拮抗炎症因子产生的作用。Zhang等研究表明,热灭活乳酸菌能够降低LPS诱导的Caco-2细胞中IL-6和IL-8含量的增加。Jin等研究表明,口服热灭活的布拉氏酵母菌可降低DSS诱导的结肠炎小鼠血清TNF-α、IL-1β含量,并抑制结肠中TNF-α、IL-1β mRNA的表达。Xie等研究表明,饲粮中添加罗伊氏乳杆菌降低了空肠和结肠中促炎细胞因子IL-6和TNF-α的mRNA表达,同时增加了回肠和结肠中IL-10的mRNA表达。本试验中,饲粮中添加0.10%植物乳杆菌ZHR8后生元能显著降低血浆TNF-α、IL-1β、IL-12含量,表明饲粮中添加植物乳杆菌ZHR8后生元的全身抗炎作用主要通过抑制促炎通路实现。结肠黏膜炎症相关mRNA相对表达量结果表明,植物乳杆菌ZHR8后生元对结肠黏膜炎症的调控作用更为全面,且呈剂量依赖性,这种黏膜特异性效应可能与后生元直接作用于肠道上皮细胞和固有层免疫细胞有关。
3.4 植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪结肠内容物VFAs含量的影响
VFAs主要由肠道细菌在部分多糖发酵过程中产生,其在维持肠道免疫力、调节肠道能量代谢、微生物平衡、肠上皮细胞的形态中发挥着重要作用。其中,丙酸具有调节肠道激素、抗炎和降低胆固醇的作用;丁酸作为结肠细胞的主要能量来源,在结肠中有抑制炎症、预防结直肠癌等重要作用。Grigore-Gurgu等研究表明,植物乳杆菌MIUG BL21和副植物乳杆菌MIUG BL74的后生元主要合成的VFAs是乙酸,其次是异戊酸和戊酸,这与本研究结果一致。Ragavan等研究表明,乳酸菌和双歧杆菌等益生菌可增加VFAs的生成,从而增强肠道中黏蛋白、细菌素、抗炎细胞因子IL-10的产生,调节肠道微生物群、肠道免疫能力及屏障功能。这些结果印证了本试验在饲粮中添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元断奶仔猪结肠戊酸、异戊酸含量升高可能有助于改善断奶仔猪肠道菌群结构,提高机体免疫力。
3.5 植物乳杆菌ZHR8后生元对断奶仔猪结肠微生物的影响
肠道微生物失调与炎症性肠病、心血管疾病等多种疾病有关,因此,动物健康与其肠道环境密切相关。大量研究表明,维持肠道菌群可以有效调节机体肠道稳态,增强肠上皮屏障功能,提高肠黏膜免疫。Firmicutes和Bacteroidota是动物肠道的2个重要优势菌门。Firmicutes具有多种负责发酵膳食纤维的基因,可以与肠黏膜相互作用,从而促进体内平衡。Bacteroidota既能抵抗病原菌的侵袭,又能分解碳水化合物,降解膳食纤维多糖。Ryu等微生物分析结果表明,对照组和热灭活唾液乳杆菌组猪粪便中Firmicutes、Bacteroidota和Proteobacteria为优势菌门,其门水平相对丰度分别为97.7%和87.2%。本研究对断奶仔猪结肠菌群相对丰度分析发现,肠道内3个优势菌门分别为Bacteroidota、Proteobacteria和Firmicutes,这与前人的研究结果一致。
本研究发现,饲粮中添加0.05%、0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元断奶仔猪结肠菌群呈现多样性下降但功能特异性增强的特征,香农指数降低但优势度升高。结合属水平差异微生物分析可见,植物乳杆菌ZHR8后生元主要通过调节普雷沃氏菌科菌群结构,推动结肠菌群的高优势度、低多样性。普雷沃氏菌科通常主导纤维降解和VFAs生成,其中,Alloprevotella的某些菌株能够产生大量琥珀酸和适量乙酸作为发酵的最终产物,对维持肠道稳态至关重要。贺乐丽等研究表明,小鼠血清TNF-α含量与肠道Prevotellaceae_NK3B31_group相对丰度呈正相关。本研究发现,结肠pH可能由于VFAs的产生而变低,而饲粮中添加0.05%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元可能在低pH环境下选择性抑制断奶仔猪结肠Prevotellaceae_NK3B31_group相对丰度;添加0.10%~0.20%植物乳杆菌ZHR8后生元提高Alloprevotella相对丰度;添加0.1%植物乳杆菌ZHR8后生元提高Prevotellaceae_UCG-003相对丰度。结果表明,植物乳杆菌ZHR8后生元可能通过调节普雷沃氏菌科内部的功能分工,优化VFAs的合成路径,从而协同改善肠道微环境。综上所述,植物乳杆菌ZHR8后生元可以调控肠道微生物结构,促进功能微生物优势化,为缓解断奶仔猪肠道应激提供新思路。
4 结论
在基础饲粮中添加0.10%~0.20%的植物乳杆菌ZHR8后生元可以提高断奶仔猪的生长性能,减少肠道炎症,增加肠道内容物VFAs含量,改善肠道微生物结构,从而增强断奶仔猪的肠道健康。
作者:王媛媛,马清泉等发表于《动物营养学报》2025年第11 期。
参考文献:略。