脊椎动物消化道内栖息着不计其数的共生微生物,它们也被称为是宿主的一个非常重要的“器官”。肠道微生物在宿主的营养与能量代谢、免疫调控、生长发育等方面扮演着重要的角色,肠道菌群的组成与宿主健康息息相关。无菌动物模型和微生物测序技术是目前探索动物体肠道微生物功能及其与宿主相互关系的两大关键技术平台,但是这两项技术在实践操作中面临一些挑战:一是无菌动物模型接种条件如何确定?二是如何选择多样的测序平台以及如何确认测序数据可以反映微生物的功能?针对以上两个问题,本论文进行如下两方面的探索:1.无菌斑马鱼接种条件的优化无菌动物技术的出现使人类对肠道微生物的探索进入了功能研究时代。相对于目前应用较多的无菌小鼠模型,无菌斑马鱼因其繁殖能力强、饲养成本低、无菌操作便捷等独特的优势正逐渐成为肠道微生物功能探索的主力军。将某种/些微生物接种于无菌斑马鱼中,有助于研究者探讨微生物对宿主的营养、免疫、运动、神经发育等方面的调节作用。在接种过程中的接种条件包括接种时间、接种浓度和微生物暴露时间等都可能影响最终的研究结果,然而,目前研究中的无菌斑马鱼微生物接种条件多种多样,如何确定最佳接种条件仍不清楚,这也极大地限制了无菌动物模型的使用,降低了不同研究结果之间的可比性。针对于以上问题,本研究使用荧光标记的大肠杆菌和枯草芽孢杆菌分别去单一接种3日龄和5日龄的无菌斑马鱼,接种浓度设置为10²CFU/mL至10⁷CFU/mL,暴露时间分别为24小时和48小时。接种之后检测不同接种条件下细菌的定植效率、斑马鱼存活率、以及不同接种条件下宿主营养代谢、表皮细胞增殖、内在免疫、应激、行为及神经发育等方面的应答状态。结果表明（i）10⁴CFU/mL-10⁶CFU/mL是比较适宜的接种浓度,过低的接种浓度下细菌在斑马鱼体内定植效率较低,过高的浓度接种会导致水体缺氧引发斑马鱼的缺氧应激及死亡;（ii）不同的微生物所引发的宿主应答效应不同,大肠杆菌主要诱导表皮细胞增殖、营养代谢和应激等方面的宿主应答而枯草芽孢杆菌却主要诱导宿主内在免疫和应激方面的应答,表明宿主应答效应具有菌株特异性。2.微生物多样性测序技术的选择除了无菌动物平台,基于细菌16S rRNA基因的高通量测序技术成为了当前解析肠道菌群结构和功能的金钥匙。目前基于细菌16S rRNA基因的高通量测序有两种,分别是基于细菌16S rRNA基因（DNA-based）的总微生物测序技术和基于细菌16S rRNA（RNA-based）的活性微生物测序技术。总微生物测序技术能够反映绝大多数存在的微生物成员却无法甄选真正活跃的成员;活性微生物测序技术可以捕捉微生物在响应外界环境时的细微变化,但微生物RNA缺乏稳定性并且基因拷贝数可能存在差异。为了探讨以上两种测序方式的优劣,本研究结合两种测序方法,探讨斑马鱼在饮食诱导和基因敲除诱导的脂肪蓄积过程中微生物的功能。具体实验设计如下:本研究设置了三种不同能量的饮食分别为正常饮食,高糖饮食以及高脂饮食饲喂正常斑马鱼四周,制备饮食诱导的脂肪蓄积模型。同时,选取两种基因敲除的斑马鱼品系cpt1b^-/-斑马鱼和pparαb^-/-敲除斑马鱼,分别饲喂正常饮食四周,制备基因敲除诱导的脂肪蓄积模型。利用总微生物测序与活性微生物两种菌群测序技术来分析饮食因素和宿主遗传因素对肠道微生物结构组成的影响,并且运用菌群移植技术在无菌斑马鱼上对微生物的功能进行验证。结果表明（i）饮食对肠道微生物组成的影响高于本研究中两种基因敲除模型;（ii）在脂代谢研究中,相较于总微生物测序,活性微生物测序更能反映的微生物的功能。总之,本研究针对无菌斑马鱼模型和微生物测序技术中存在的问题进行了深入的探讨和完善。为无菌斑马鱼平台的使用以及测序技术的选择提供了有价值的信息及研究思路,也为进一步研究肠道菌群与宿主的相互作用提供了重要的依据,为推进微生物组与宿主相互关系的解析提供了丰富的数据支撑。