马身猪耐低温的生理性状及其肠道微生物的作用研究

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低温刺激是养猪生产中常见的应激源,会降低猪的饲料转化率,制约其生长速率,破坏猪体内环境稳态,改变肠道微生物组成,研究低温刺激对猪抵抗低温措施的研究有指导意义。本研究以马身猪为主要研究对象,比较了马身猪和大白猪在低温刺激下的生理性状,选取90日龄的马身猪和大白猪,分为4组,每组3头,分别为低温马身猪组、常温马身猪组、低温大白猪组和常温大白猪组,低温组环境温度为4℃,常温组环境温度为25℃,试验期为4天,对猪的体重、器官指数、血糖和体温进行检测,观察脾脏结构特征,利用16S r RNA测序技术分析常温组马身猪和大白猪的肠道微生物多样性,检测结肠内容物挥发性脂肪酸的含量;通过粪菌移植,揭示马身猪的肠道微生物对低温刺激下小鼠的影响,利用马身猪和杜长大猪的粪菌对小鼠进行粪菌移植,并设置一组无粪菌移植组(空白组),每组7只小鼠,进行21天的4℃低温刺激,对小鼠的体重、器官指数和体温进行检测,检测脂肪产热因子、肠道炎症因子相关基因表达水平,分析肠道微生物多样性,检测粪便挥发性脂肪酸的含量。结果如下:1.将90日龄的大白猪和马身猪分为4个组,每组3头猪,分别为马身猪低温组(MS-4℃)、马身猪常温组(MS-25℃)、大白猪低温组(LW-4℃)和大白猪常温组(LW-25℃),试验期为4天。MS-4℃的体温差显著低于(P<0.05)LW-4℃;脾脏HE染色切片结果显示,LW-4℃相比LW-25℃的脾脏受到严重损伤,血窦显著增加,MS-4℃相比MS-25℃的脾脏形态较完整;全血细胞计数结果显示,MS-4℃的淋巴细胞比值显著高于(P<0.05)LW-4℃,LW-4℃的血细胞压积显著降低(P<0.05)。比较常温下马身猪和大白猪的肠道菌群结构和组成,结果显示,两个品种猪的主要菌群属于厚壁菌门和拟杆菌门,主要菌属为毛螺旋菌属(Lachnospiraceae)、普雷沃氏菌属(Prevotella)、和乳酸杆菌属(Lactobacillus)。马身猪的特征菌属主要为乳杆菌(Lactobacillus)等4个菌属,KEGG功能通路预测,马身猪的细胞复制和修复等功能丰度显著高于(P<0.05)大白猪。利用气相色谱仪检测短链脂肪酸的浓度,发现马身猪结肠内容物的乙酸、丙酸、异丁酸、戊酸和异戊酸的含量显著高于(P<0.05)大白猪。马身猪和大白猪受到低温刺激时,马身猪体现出较强的抗寒生理特性,肠道微生物组成表现出其肠道菌群特征。2.利用马身猪和杜长大猪作为粪菌移植供体,无菌小鼠作为粪菌移植受体,分别为马身猪粪菌移植小鼠组(MSt)和杜长大粪菌移植小鼠组(DLYt),并设置一组无粪菌移植组(Ctrl),每组7只小鼠,在低温(4℃)环境下处理21天。结果显示,MSt的体温显著高于(P<0.05)DLYt和Ctrl;MSt的脂肪重量显著高于(P<0.05)DLYt和Ctrl;检测脂肪产热因子的表达量,发现粪菌移植组(FMT)的产热基因UCP1、Cpt1b、PCG-1α的相对表达量显著(P<0.05)高于Ctrl;全血细胞计数结果显示Ctrl的白细胞数量显著高于(P<0.05)FMT;通过分析小肠HE和PAS染色切片,发现Ctrl的肠道结构发生了严重的断裂和损伤,而FMT的肠道结构较为完整;Ctrl的绒毛长度显著高于(P<0.05)FMT,MSt的隐窝深度显著高于(P<0.05)DLYt和Ctrl;血清ELISA结果显示MSt的IL-4、IL-15、IL-10的表达量显著高于(P<0.05)DLYt和Ctrl,TNF-α的表达量显著低于(P<0.05)DLYt和Ctrl。马身猪粪菌移植缓解了小鼠在低温刺激下的损伤状态,维持其肠道的正常形态,提高了小鼠的免疫力。3.将上述粪菌移植的低温处理小鼠,随机挑选4只小鼠,通过16S r RNA检测小鼠的肠道微生物,发现粪菌移植组的α多样性高于无粪菌移植组,三个组的主要菌门为厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门,主要菌属为S24_7、毛螺旋科(Lachnospira)和拟杆菌属(Bacteroidetes),在MSt,梭菌属、毛螺菌属等7个菌属显著富集;通过KEGG对小鼠微生物的功能进行预测发现,MSt的脂质代谢功能丰度显著高于(P<0.05)Ctrl;气相色谱仪检测小鼠粪菌中的短链脂肪酸,结果发现粪菌移植组的乙酸、丁酸和异丁酸含量显著高于(P<0.05)空白组;Blautia与TNF-α和丙酸呈显著正相关(P<0.05),而IL-4与Turicibacter、Blautia和Clostridium等多种菌群呈显著负相关(P<0.05)。粪菌移植显著改变了低温刺激小鼠的肠道微生物组成,这些改变通过影响小鼠脂肪产热、肠道形态和细胞因子的表达,从而使马身猪粪菌移植小鼠在低温刺激下体温稳定,为小鼠抵抗低温刺激作出了贡献。马身猪受到低温刺激时,体温相对稳定,积极调动免疫功能,肠道微生物组成体现其肠道微生物特性,通过粪菌移植揭示了马身猪肠道微生物在低温刺激下发挥作用,为小鼠的肠道健康和抗寒特性作出贡献,本研究为进一步探究马身猪的抗寒特性及其肠道微生物的作用提供了理论基础,为冬季养猪生产具有一定的指导作用。
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