影响猪采食行为的肠道微生物种类鉴别

摘要

动物主要通过采食来获取能量和所需营养物质,探索肠道菌群对猪采食行为的影响并研究其潜在的作用机制,可以为后续通过调控肠道菌群来改善猪采食提供理论基础。以210头商业杜洛克猪为研究对象,使用自动喂料器记录包括平均日采食时间(ADET)、平均日采食次数(ADEV)、平均日采食量(ADFI)等采食行为指标。140日龄时于肛门处收集粪便样品,通过16S rRNA基因V3-V4区测序获得试验猪肠道微生物结构与组成概况,采用Two-part模型以及共丰度组(CAGs)鉴别与猪采食行为相关的肠道微生物种类。结果显示:1)表型间相关性分析结果表明,ADET分别与ADEV(r=0.41,P<0.05)、RFI(r=0.32,P<0.05)呈显著正相关,ADFI分别与RFI(r=0.56,P<0.05)、平均日增重(ADG)(r=0.63,P<0.05)呈显著正相关,另外,RFI与背膘厚呈显著正相关(r=0.16,P<0.05)。2)CAGs分析中,主要包括瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、拟杆菌目(Bacteroidales)以及颤螺菌属(Oscillospira)等OTUs的CAG2与ADFI呈显著负相关(P<0.05)。而包含注释到柔嫩梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)、两形真杆菌(Eubacterium biforme)和Asteroleplasma anaerobium等OTUs的CAG9则与ADFI显著正相关(P<0.05)。3)在相关性分析中,当FDR<0.05时,未鉴定到任何与采食行为显著关联的OTU,但鉴别到14、21、25个OTUs分别与ADET、ADEV、ADFI具有相关性趋势(P<0.01)。其中与ADFI具有正相关趋势的OTUs主要注释到普氏菌属(Prevotella)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)以及韦荣球菌科(Erysipelotrichaceae),具有负相关趋势的OTUs则注释到YRC22、伯克氏菌目(Burkholderiales)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)。4)肠道微生物功能预测分析发现,胰岛素信号通路(Insulin signaling pathway)和脂质代谢(Lipid metabolism)等生物学功能与ADFI值呈显著正相关,而鞘脂代谢(Sphingolipid metabolism)则与之呈显著负相关(P<0.05)。本研究表明,部分产SCFAs或乳酸的细菌,如伯克氏菌目(Burkholderiales)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)等可能在抑制猪采食量方面发挥重要作用,而普氏菌属(Prevotella)(尤其是Prevotella copri)具有增强宿主食欲的潜能,是调控宿主采食行为的关键微生物。