不同生长速度猪肠道的形态结构、短链脂肪酸及菌群的分析

摘要：试验旨在研究不同生长速度猪的肠道形态结构、短链脂肪酸及肠道菌群之间的差异。选取50头日龄、体重相近的仔猪，在60、240日龄测定所有猪的生长指标数据，计算平均日增重(ADG)，选择ADG最高的4头猪作为高日增重组(HW组)，ADG最低的4头猪作为低日增重组(LW组)，测定肠道形态、肠道内容物中短链脂肪酸含量及菌群差异。结果表明，在肠道形态结构上，HW组大肠相对重量显著低于LW组(P<0.05)，小肠的重量、长度、肠道密度以及大肠的长度均高于LW组。在肠道内容物中短链脂肪酸方面，HW组的回肠和结肠中乙酸含量均显著高于LW组(P<0.05)，回肠中戊酸和结肠中丁酸含量均显著低于LW组(P<0.05)。菌群结构Alpha多样性分析表明，HW组的回肠Ace指数显著低于LW组(P<0.05)；微生物组成分析表明，回肠与结肠存在2个差异菌门，回肠和结肠中各存在14个差异菌属。研究表明，猪肠道的重量、长度及密度与生长速度存在一定的相关性，挥发性脂肪酸中乙酸、戊酸和丁酸的含量以及肠道菌群对猪的生长速度存在调控作用，但具体机制还需进一步研究。

关键词：猪；平均日增重；肠道形态；短链脂肪酸；菌群结构

动物肠道为菌群的黏附定植、增殖、繁衍提供适宜的环境，肠道微生物能够长期稳定地寄居在消化道内，参与宿主营养代谢，控制宿主的生长、发育以及各项生命活动。猪不同肠道中微生物的组成存在差异，小肠中的微生物主要参与蛋白质、脂肪、氨基酸、单糖和一些低聚糖等营养物质的消化和吸收，大肠中的微生物主要参与不溶性纤维素的降解。研究表明，饲料转化率较高的猪肠道内微生物菌群组成和丰度存在差异，主要集中在参与多糖和蛋白质代谢途径中。BERGAMASCHI等研究发现，乳杆菌属、布劳特氏菌属、多尔氏菌属和真杆菌属与饲料利用率之间存在正相关关系。VERSCHUREN等研究发现，乳杆菌属与饲料利用率呈正相关。HAN等研究发现，普雷沃氏菌属肠型的猪在断奶后有较高的平均日增重。姜长津等研究发现，125日龄“杜×陆”猪高体重组厚壁菌门与拟杆菌门的比值高于低体重组，核心优势菌属为乳杆菌属和螺旋体属。目前，肠道微生物的研究已经成为热点，肠道微生物能够影响和干预动物的生长和发育，大多数研究主要集中在猪品种、生长阶段、营养物质对肠道微生物的影响。本研究分析比较不同日增重猪肠道结构及肠道菌种的差异，为后期种猪的育种过程提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验猪由广西农业职业技术大学畜牧研究院提供，选择出生日期相近“杜×陆”杂交猪(杜洛克猪♂×陆川猪♀)仔猪50头。在60、240日龄时利用广东广兴种猪测定系统测定生长指标数据，计算0～240日龄平均日增重，选择平均日增重最高的4头猪作为HW组，平均日增重最低的4头猪作为LW组。

1.2 试验饲粮

试验猪不同阶段饲粮由南宁市哆莱美生物饲料有限公司提供，采用玉米、膨化大豆、酸化剂、氨基酸、氧化锌、抗氧化剂、有机微量元素、酶制剂、维生素、矿物元素等配制全价饲粮，饲粮营养水平见表1。

表1 饲粮营养水平  单位：%

注：营养水平均为计算值。

1.3 样品采集与处理

将240日龄的HW、LW共8头试验猪进行屠宰，测定在自然悬垂状态下测量肠道的长度，采集肠道组织和肠道内容物，肠道内容物倒入50mL无菌冻存管中，分装于2mL冻存管中，-80℃保存。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能

在240日龄，导出生长数据，计算全程平均日增重(ADG)。

ADG=(末重-初重)/试验天数 (1)

1.4.2 短链脂肪酸

肠道内容物中短链脂肪酸指标由北京百迈客生物科技有限公司进行测定。

1.4.3 肠道组织形态

称量小肠和大肠重量，测量小肠在自然伸展状态时的长度，计算肠道相对长度、肠道相对重量、肠道密度。

肠道相对长度=肠道长度/猪总体重 (2)

肠道相对重量=肠道重量/猪总体重 (3)

肠道密度=肠道重量/肠道长度 (4)

1.4.4 肠道菌群多样性

将肠道内容物样品送至北京百迈克生物技术公司，使用高通量测序技术对结肠内容物进行16S rRNA基因测序，分析其菌群差异。

1.5 数据统计与分析

采用Excel对原始数据进行初步整理，SPSS 25.0对数据进行单因素方差分析，使用t检验进行组间差异分析，对相对丰度前20的菌群进行斯皮尔曼(Spearman)秩相关分析，并筛选出P<0.05的菌群。

2 结果与分析

2.1 不同日增重组猪的生长数据(见表2)

表2 不同日增重组猪的生长数据

注：同行数据肩标不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)；下表同。

由表2可知，HW组生猪的ADG为521.72g/(头·d)，LW组的ADG为404.58g/(头·d)，二者组间差异极显著(P<0.01)。

2.2 不同日增重组猪大肠、小肠肠道的重量和长度(见表3)

由表3可知，在小肠指标中，HW组的小肠重量、长度和肠道密度均大于LW组，肠道相对长度和相对重量均低于LW组。在大肠指标中，HW组的大肠长度高于LW组，而大肠重量、肠道相对长度、肠道密度均低于LW组，肠道相对重量显著低于LW组(P<0.05)。

表3 不同日增重组猪大肠、小肠肠道的重量和长度

2.3 不同日增重组猪肠道内短链脂肪酸含量(见表4)

由表4可知，在回肠指标中，HW组乙酸含量显著高于LW组(P<0.05)，戊酸含量显著低于LW组(P<0.05)。在结肠指标中，HW组已酸含量显著高于LW组(P<0.05)，丁酸的含量显著低于LW组(P<0.05)。

表4 不同肠短链脂肪酸测定单位：mg/g

2.4 不同日增重组猪肠道菌群结构分析结果

2.4.1 不同日增重对猪肠道Alpha多样性指数的影响(见表5)

由表5可知，在回肠指标中，HW组肠道Ace指数显著低于LW组(P<0.05)，Chaol指数低于LW组(P>0.05)，Shannon和Simpson指数高于LW组(P>0.05)。

在结肠指标中，HW组肠道Ace和Chaol指数高于LW组(P>0.05)，Shannon和Simpson指数低于LW组(P>0.05)。

表5 不同日增重对猪肠道Alpha多样性指数的影响

2.4.2 不同日增重对猪肠道微生物组成的影响(见表6、表7)

由表6可知，在门水平上，结肠肠段中共检测到18种门，回肠肠段中检测到16种门。其中阴沟单胞菌门(Cloacimonetes)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)两种门在回肠中未检测出，其余16种菌门在空肠、回肠均被检测到。此外在回肠HW组未检测到浮霉菌门(Planctomycetes)。回肠肠段中LW组中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度占比最高为51.65%，HW组中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度占比最高为71.39%。结肠肠段中，LW组厚壁菌门相对丰度占比为78.59%，HW组丰度占比67.64%，均为两组别最高相对丰度占比。

由表7可知，在属水平上，取优势菌群平均相对丰度前20微生物分析，回肠肠段中和结肠肠段中共有菌属有6个，分别为梭菌属-1(Clostridium_sensu_stricto_1)、大肠埃氏菌属-志贺氏菌属(Escherichia-Shigella)、乳酸菌(Lactobacillus)、链球菌(Streptococcus)、特里斯孢菌(Terrisporobacter)、毛螺菌属(uncultured_bacterium_f_Lachnospiraceae)。在回肠中，LW组的Escherichia-Shigella和 Clostridium_sensu_stricto_1相对丰度最高，分别为47.78%、9.39%；HW组的Terrisporobacter相对丰度最高为6.64%。结肠中HW组的Lactobacillus 和uncultured_bacterium_f_Lachnospiraceae相对丰度最高，分别为29.2%、4.48%；LW组的Streptococcus相对丰度最高为3.42%。除以上6种为共有菌属，回肠肠段中和结肠肠段中分别有14个差异菌属。

表6 结肠和空肠微生物门水平的丰度

表7 结肠和空肠微生物属水平的丰度 单位：%

注：“一”表示无此数据

3 讨论

3.1 不同日增重猪肠道形态结构的差异分析

小肠肠道长度与营养物质的吸收能力有关，肠道长度越长，营养物质停留的时间越长，吸收的营养物质也就越多，猪的生长速度也就越快。王立莉等研究发现，在猪饲粮中添加钩吻生物碱能够提高猪的生长性能，但试验组中小肠长度占肠道全长的比值未见显著性增加。何晓芳等研究发现，高纤维饲粮对新淮猪的平均日增重、料重比、肠道相对重量均无显著影响，但试验组直肠的相对重量有升高趋势。贾刚等研究发现，血清胰高血糖素样肽-2(GLP-2)能够引起不同品种断奶仔猪肠道发育的差异，30日龄的“大×太”杂交F1代猪小肠的相对长度、相对重量显著高于长白猪，相对重量显著高于太湖猪，太湖猪小肠相对重量显著高于长白猪，相对长度极显著高于长白猪。小肠绒毛高度决定其含有成熟绒毛细胞的数量，隐窝深度可以反映肠上皮细胞的生成率，绒毛长度/隐窝深度的比值可以反映小肠吸收能力的强弱，其值减小表明黏膜受损、消化吸收功能下降。研究表明，猪初重对日增重、背膘厚和饲料转化率的影响差异显著。DOUGLAS等发现，初重对饲料转化率、日增重、背膘厚度和眼肌面积无显著影响，低初生重在哺乳期内增加仔猪乳汁的喂养量和育肥期提高饲粮能量水平均能够显著改善其生长性能。本研究发现，初生重不同，其生长速度也不同，HW组的小肠重量、长度、小肠道密度、大肠的长度均高于LW组，LW组中大肠重量、相对重量高于HW组，与王立莉等研究结果相似，表明猪的生长速度与其肠道的长度和重量的相关性不大，与其小肠绒毛的发育有关。

3.2 不同日增重猪肠道短链脂肪酸的差异分析

肠道内挥发性脂肪酸既可以作为能源利用，也可以促进肠上皮细胞的增殖及黏膜的生长叫。短链脂肪酸对维持仔猪肠道菌群稳定、肠道免疫和胃肠道消化等功能发挥着重要作用，肠道中丁酸含量的增加能改善肠道免疫功能和肠道环境，维持仔猪肠道内稳态，促进仔猪肠道健康。LÜ等对哺乳仔猪每天灌胃两次0.3%的丁酸钠溶液后，发现显著增加了平均日增重。陈常秀发现，在育肥猪饲粮中添加丙酸铬可显著提高日增重。猪肠道内挥发性脂肪含量的促进有利于肠道有益菌的生长。赵秀英等研究表明，大肠中挥发性脂肪酸含量较高有助于猪的生长发育，乙酸和总短链脂肪酸与ADG增加呈显著正相关。在本研究中，结肠中HW组已酸含量低于LW组，总挥发性脂肪酸含量高于LW组，但差异不显著，与赵秀英等结果一致。

3.3 不同日增重猪肠道菌群的差异分析

姜辉等研究表明，肠道内微生物的多样性对动物的生长有促进作用。HAN等研究发现，体重高组仔猪的微生物丰富度估计值显著高于体重低组，体重高组微生物群的厚壁菌门水平明显高于体重低组。JIA等研究发现，仔猪日增重和采食量降低时，肠道内微生物的多样性和丰度也会降低。本研究中，除回肠中HW组ACE指数和Chaol指数显著低于LW组，其他Alpha多样性指数在HW组和LW组之间差异不显著。这可能与肠道内微生物 Alpha多样性受遗传、环境的因素影响较大，与体重增加之间的关系较为复杂。厚壁菌门可能通过促进淀粉等的代谢及丁酸等短链脂肪酸的生成为机体提供更多的营养物质。姜长津等研究发现，厚壁菌门、拟杆菌门、螺旋体门为育肥猪肠道优势菌种，且高体重组的厚壁菌门丰度要高于低体重组。何贝贝等研究发现，猪的肠道微生物组成与猪的生长性能有一定关联，粪球菌、罗氏菌属细菌和乳酸菌在生长性能高的猪肠道中是优势菌种，乳杆菌与平均日增重呈正相关。也有研究表明，乳酸杆菌对体重增加有负面影响，乳杆菌与体重、平均日增重呈负相关。本试验中，厚壁菌门在HW组丰度占比高于LW组，表明厚壁菌门与猪日增重具有相关性。

4 结论

本研究表明，日增重高组240日龄的“杜×陆”杂交猪小肠重量、长度、肠道密度和大肠长度均高于日增重低组，回肠和结肠的总挥发性脂肪酸含量差异不显著，回肠中日增重高组猪肠道微生物Ace指数显著低于日增重低组；回肠肠段中和结肠肠段中分别有14个差异菌属。

参考文献：略。

作者：刘明君，潘鹏丞等发表于《饲料研究》2024年第13期。