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猪是世界上最早驯养的动物之一,是人类动物蛋白的重要来源。动物育种学家们希望培育出生长速度快、背膘薄、肌内脂肪(大理石花纹肉)含量高的猪品种,这些性状具有重要经济价值,其影响因素及调控机制一直是遗传育种研究的重点。一般认为这些复杂性状的差异主要由遗传决定,但随着微生物组学研究的深入,研究者们意识到这些复杂性状不仅受宿主基因的控制,还会受到肠道微生物的调控,二者互作是影响性状表现的重要方面。本研究分别测定了91头恩施黑猪和20头版纳微型猪的体重(BW)、平均日增重(ADG)、平均背膘厚(BFT)等表型性状,采集恩施黑猪空肠、回肠、盲肠、结肠和直肠内容物样本共计455个样本,以及版纳微型猪各肠段共100个样本,对其进行16S rRNA测序,同时应用50k SNP芯片对恩施黑猪进行个体基因分型,探究宿主基因型与肠道微生物种类对生长和脂肪沉积性状的影响及其互作机制,主要研究结果如下:(1)猪肠道微生物具有显著的空间异质性,恩施黑猪与版纳微型猪表现出一致的规律,即从空肠到直肠,微生物的组成和丰度变化显著,其中盲肠、结肠和直肠的微生物组成相似性很高,与空肠、回肠明显分离;同时,盲肠、结肠和直肠微生物的多样性也极显著高于小肠肠段(P<0.01)。(2)不同肠段的优势微生物存在显著差异。例如在门水平上,小肠中(空肠、回)变形菌门(Proteobacteria)微生物丰度远高于大肠(盲肠、结肠、直肠),而拟杆菌门(Bacteroidetes)则呈完全相反的规律。在属水平上,乳酸菌属(Lactobacillus)和梭状芽孢杆菌属(Clostridium sensu stricto 1)同样是小肠段的丰度显著大于大肠段,并且大肠段由于微生物多样性高,在属水平基本上没有丰度高于8%的微生物存在。(3)基于遗传力(h~2)和肠菌力(m~2)计算,发现影响恩施黑猪体重、日增重、背膘厚和肌内脂肪含量的主要因素还是宿主基因型变异,遗传力分别为0.43、0.28、0.37和0.29。而不同肠段微生物对目标性状的影响差异较大,盲肠和结肠微生物对体重和日增重影响更大(m~2=0.22~0.37),空肠和盲肠微生物对背膘厚和肌内脂肪作用更强(m~2=0.13~0.31)。(4)通过宿主遗传矩阵(G)与微生物相似性矩阵(M)做相关分析发现,总基因组和微生物组角度,两者互作关系很弱。但通过对单个微生物菌属计算遗传力发现,各肠段有约5.3~8.7%的微生物(共72个)具有显著遗传力,即在一定程度上受遗传调控。对有显著遗传力的微生物进行全基因组关联分析发现,有两个菌属可以检测到全基因组水平显著位点,即Lachnospiraceae XPB1014 group(rs81426536)和Prevotellaceae UCG-004(rs81339300)菌属。Lachnospiraceae XPB1014 group菌属与其在宿主上候选基因CCDC3均与脂肪和能量代谢相关,在一定程度上说明宿主基因会影响特定肠道微生物的丰度,存在互作关系。(5)通过两尾个体的Wilcoxon rank-sum检验和相关分析等共鉴定到8个菌属与目标性状相关,即结肠和盲肠中的Alloprevotella菌属和结肠中的Ruminococcaceae UCG-005菌属与BW和ADG呈正相关,而盲肠中Prevotellaceae UCG-001、Alistipes、Clostridium sensu stricto 1菌属与BFT和IMF呈正相关。其余菌属与这四个目标性状呈负相关。(6)将上述鉴定到的8个菌属在版纳微型猪中进行验证,发现盲肠和结肠中Alloprevotella菌属以及盲肠中的Desulfovibrio菌属依然与目标性状呈强的相关性,趋势与恩施黑猪中发现的相一致。综上,本实验研究了地方猪肠道微生物群落结构的空间变化和肠道微生物对生长和脂肪沉积的影响,分析了宿主基因型与肠道微生物对猪生长及脂肪性状的表型贡献率和两者的互作效应,挖掘到8个与目标性状显著相关的微生物菌属,并有2个菌属在不同品种中得到印证,研究成果为改善地方猪生长和脂肪沉积性能提供了理论依据和材料支撑。