陕北白绒山羊0～56日龄羔羊胃肠道发育及瘤胃微生物区系研究

摘要

胃肠道菌群在哺乳动物宿主的健康和功能方面起着重要作用，而反刍动物的瘤胃微生物系统能够利用饲料中的营养成分并生成挥发性脂肪酸及微生物蛋白质，其研究是反刍动物营养领域的热点。最近几年利用宏基因组学对反刍动物胃肠道研究发现:新生羔羊瘤胃中的初级微生物群落主要由有氧和兼性厌氧微生物组成，随着日龄的增长，瘤胃微生物的结构和组成发生了很大的变化。另外科学家在刚出生后不到20分钟的犊牛瘤胃中发现了产甲烷菌和纤维蛋白菌种。纵观前人研究，诸多的研究主要集中在初生到成年阶段的菌群变化，只有很少的研究集中在出生后早期胃肠道菌群结构的变化，鉴于此，本研究集中在断奶之前羔羊关键的8周龄内，从解剖学特征及变化规律、组织学特征及变化规律和瘤胃微生物区系等三个方面，运用HE切片染色和16SrRNA高通量测序的方法详细的研究0～56日龄羔羊胃肠道全重、相对净重、容积、长度等参数的变化规律与胃肠道组织形态随日龄的发育变化规律以及绒山羊羔羊瘤胃微生物区系在断奶之前的建系与自平衡过程。本试验主要研究结果如下:
　　1.陕北白绒山羊羔羊除了皱胃之外，瘤胃、网胃和瓣胃的相对净重随日龄呈现快速增长的趋势，7日龄之后增速相对较高，瘤胃净重占全胃净重从0日龄的29.34％提升到56日龄时52.53％，相应地，网胃从11.83％到14.77％，瓣胃从6.54％上升到9.34％，而皱胃净重所占比例从52.29％下降到23.36％。小肠各部位净重都保持增长，十二指肠净重所占百分比在0～56日龄整个阶段都保持在3.5％左右，而空肠净重所占百分比全期都保持在90％左右，唯有回肠，14日龄之前保持在1％左右，而14日龄之后保持在5％左右。大肠的各部位全重迅速增大，盲肠从0日龄的5.29g增大到56日龄的43.31g，结肠从11.67g到200.45g，直肠从3.03g到53.02g，前期增长缓慢，从28日龄开始，大肠各部位全重迅速增重，各数据之间差异显著(P＜0.05)。可见羔羊从出生到56日龄的生长过程中，其瘤胃、小肠和大肠发育迅速，从质量和容积的变化，都反映出初生到56日龄的变化极大，故加强该时期内羔羊的饲养管理，对提高其营养水平至关重要。
　　2.陕北白绒山羊羔羊在0～56日龄的发育过程中，瘤胃内容物的pH维持在5.35～6.28，皱胃液pH在3.29～4.39;瘤胃背囊乳头高度从28日龄开始，增速加快;网胃各指标呈现增大趋势;十二指肠绒毛高度在0、3、7、14、28、56各日龄差异显著（P＜0.05），回肠隐窝深度在0、3、14、42、56各日龄之间差异显著(P＜0.05），空肠绒毛高度在0、14、56各日龄之间差异显著(P＜0.05);结肠的黏膜厚度和肌层厚在0～56日龄过程中发育显著。可见28日龄之后是胃室、小肠各段、大肠各段组织形态发育的关键时期，28日龄之后各项指标水平趋于接近56日龄，基于该阶段组织形态发育情况，在羔羊28日龄进行早期断奶具有较好的生理基础，但是，必须配套进行羔羊断奶前的早开食训练和断乳之后的适宜日粮供给。
　　3.对0～56日龄绒山羊瘤胃细菌的定植过程研究发现，细菌的优势菌群主要是硬壁菌门，拟杆菌门和变形菌门。通过PICRUSt软件进行功能预测发现，细菌代谢相关丰度最高的代谢是氨基酸运输和代谢，转录，碳水化合物运输和代谢，这与微生物生存必须的功能代谢（如:碳水化合物、蛋白质、氨基酸代谢）相吻合;其次，对0日龄未哺乳的羔羊瘤胃内容物进行测序发现，芽孢杆菌属的比例高达55.5％，哺乳之后，芽孢杆菌数量明显减少，这与增强羔羊免疫功能有关。其次，认为卟啉单胞菌属、疣微菌科Bibersteinia、梭菌属在7～21日龄阶段是过渡菌群，可能与哺乳有关，21日龄后随着粗纤维的采食而逐步减少。另外纤维杆菌属、拟杆菌目S24-7、瘤胃球菌属2、月形单胞菌属1、瘤胃球菌属1、普氏菌属1、普雷沃氏菌科UCG-003、理研菌科_RC9_gut_group从28日龄开始比例增高，且认为这些菌群与纤维素的消化有关。总体认为哺乳羔羊28日龄之后瘤胃细菌菌群趋于稳定。
　　4.在门的水平上，陕北白绒山羊哺乳羔羊14日龄之前，子囊菌门是其瘤胃真菌的优势菌群，所占比例较高，14日龄之后，新美鞭菌门逐步变成了瘤胃真菌优势菌群;在属的水平上，0日龄时，瘤胃曲霉属真菌（Aspergillus）占比达到47％，3日龄之后其所占比例逐步减少，到14日龄之后显著下降，至21日龄时，其比例接近为0。在羔羊14、21和28日龄时，盲肠鞭菌属、毛球壳属unidentified、小囊菌科unidentified的比例显著增加，羔羊28日龄时，其比例又急剧减少;链格孢属、Davidiella、隐球菌、月形单胞菌属1、枝孢属在羔羊0～56日龄始终保持动态平衡。而值得注意的是新美鞭菌科_unclassified、根囊鞭菌属的比例在羔羊28日龄后达到最高，这可能与粗纤维消化代谢有关。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 反刍动物胃肠道发育相关研究进展

1．1．1 羔羊消化系统的发育及初乳对肠道的影响

1．1．2 羔羊胃肠道组织形态学发育

1．1．3 瘤胃微生物区系的研究进展

1．1．4 瘤胃微生物的研究方法

1．2 研究目的和意义及内容

1．2．1 研究目的和意义

1．2．2 研究内容

第二章 陕北白绒山羊0～56日龄羔羊胃肠道解剖学特征及变化规律研究

2．1 材料与方法

2．1．1 试验动物

2．1．2 试验设计与饲养管理

2．1．3 试验器材、仪器

2．1．4 样品采集及分析测定

2．1．5 数据处理

2．2 结果与分析

2．2．2 羔羊胃室重量及容积的发育

2．2．3 羔羊小肠重量及容积的发育

2．2．4 羔羊大肠重量及容积的发育

2．2．5 羔羊肠道长度的发育变化

2．3 讨论

2．3．1 各胃室参数随日龄变化规律

2．3．2 羔羊小肠随日龄的变化规律

2．3．3 羔羊大肠参数随日龄变化规律

2．4 小结

第三章 陕北白绒山羊0～56日龄羔羊胃肠道组织学特征及变化规律研究

3．1．1 试验动物

3．1．2 试验设计及饲养管理

3．1．3 试验试剂及仪器

3．1．4 样品采集及分析测定

3．1．5 统计分析

3．2 结果与分析

3．2．1 瘤胃、皱胃pH及瘤胃液NH3-N的含量

3．2．2 0-56日龄羔羊各胃室组织形态发育变化

3．2．3 0～56日龄陕北白绒山羊羔羊小肠组织形态发育变化

3．2．4 0～56日龄羔羊大肠各段组织形态发育变化

3．3 讨论

3．3．1 羔羊发育阶段日龄对瘤胃、皱胃pH值及瘤胃液NH3-N的含量的影响

3．3．2 羔羊发育阶段日龄对胃室组织形态发育的影响

3．3．3 羔羊发育阶段日龄小肠组织形态发育的影响

3．3．4 羔羊发育阶段日龄大肠组织形态发育的影响

3．4 小结

第四章 陕北白绒山羊0-56日龄羔羊瘤胃微生物区系研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验动物

4．1．2 试验设计及饲养管理

4．1．4 样品采集及处理

4．1．5 瘤胃内容物DNA提取与检测及引物设计

4．1．6 Illumina．MiSeq测序实验流程

4．1．7 原始数据样优化

4．1．8 生物信息和统计分析

4．2 结果与分析

4．2．1 瘤胃内容物微生物DNA检测

4．2．2 16SrRNA基因V3一V4区域扩增结果

4．2．3 瘤胃内容物Miseq测序基础分析

4．2．4 细菌群落组成多样性结构分析

4．2．5 真菌群落组成多样性结构分析

4．4．6 16S功能基因预测分析

4．2 讨论

4．3．1 细菌群落随日龄变化的定植过程

4．3．2 真菌群落随日龄变化的定植过程

4．4 小结

第五章 结论与创新点

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 需要更进一步研究的问题

参考文献

附录

缩略词

致谢

作者简介