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在畜禽生长过程中,畜禽生产力及健康状况与体内脂肪的过度沉积息息相关。脂肪的过度沉积会导致炎症及其并发症发生,繁殖力下降,饲料报酬降低,还会影响畜禽的肉品质。本研究通过高通量测序技术结合代谢组学技术解析肠道微生物及其代谢与畜禽养殖过程中的脂肪沉积的关系,揭示猪肠道微生物及其代谢与脂肪沉积的相关性及作用机制,对猪的健康生产和肉质改良具有重要意义,以期达到调控肉品质的目的。本研究分为三个部分:试验一:不同体脂率金华猪动物模型建立及其表型比较试验选取同批次30日龄健康、体重差异不显著断奶金华猪仔猪35头(BW=4.87±0.93 kg),相同饲养条件下饲养240天。于270日龄进行屠宰,分别测定其体重、背膘厚、眼肌面积,并采集结肠内容物及血清样品。依据其背膘厚/眼肌面积比值大小,其中比值较大前7位的为高体脂率组(H组,High Group),比值后7位的为低体脂率(L组,Low Group),然后分别测定H组和L组的各7头金华猪血清和结肠内容物短链脂肪酸含量。结果显示不同体脂率金华猪:(1)H组背膘厚比L组高17.12%(P<0.01),眼肌面积比L组低9.97%(P<0.05);(2)结肠内容物中H组乙酸比L组低25.63%(P<0.05),丙酸比L组低33.98%(P<0.05),丁酸比L组低53.01%(P<0.01),异丁酸比L组低37.83%(P<0.01);(3)血清中H组乙酸比L组低39.74%(P<0.05),丁酸比L组低52.41%(P<0.05),异丁酸比L组低59.07%(P<0.01)。试验二:不同体脂率金华猪肠道微生物比较分别从H组和L组金华猪取结肠内容物样品,进行PCR扩增,将扩增产物进行16S r RNA和ITS高通量测序分析。结果表明:(1)不同体脂率金华猪结肠内容物细菌、真菌和古菌物种总数和多样性存在差异。(2)PCA图呈现出不同的聚类,表明二者的菌群结构存在差异。(3)基于门和属水平,细菌有16个门,247个属,真菌有5个门,86个属,古菌有3个门,50个属。厚壁菌门(Firmicutes)、担子菌门(Basidiomycota)和广古菌门(Euryarchaeota)分别为结肠细菌、真菌和古菌优势菌门。属水平细菌主要为乳酸杆菌属(Lactobacillus)、狭义梭菌属1(Clostridium sensustricto 1)和拟杆菌属S24-7group_norank(Bacteroidales S24-7 group_norank)等30种细菌。真菌主要为担子菌酵母属(Naganishia)、卡扎斯坦酵母属(Kazachstania)和酵母菌属(Piromyces)等20种真菌。古菌主要为甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、Euryarchaeota_norank和Methanomicrobiales_norank等20种古菌。(4)皮尔逊相关性分析发现,不同体脂率金华猪肠道微生物细菌、真菌和古菌之间互作紧密。与背膘厚和眼肌面积的最强正相关菌属分别是拟杆菌属(Bacteroides)和螺旋杆菌属(Turicibacter),最强负相关菌属分别是硫球菌属(Sulfophobococcus)、Romboutsia和Fusarium。试验三:不同体脂率金华猪血清代谢组比较分别采集H组和L组金华猪血液样品,3000 r/min离心10 min获得血清样品,对血清进行非靶标代谢组学分析。结果显示:(1)由总粒子流图表明,血清中代谢物存在差异,具有明显代谢生理变化,OPLS-DA得分图进一步显示其明显的分离和区分。(2)正离子模式下,H组和L组之间有23个显著不同的已鉴定代谢物和85个显著不同的未鉴定代谢物;负离子模式下,H和L组之间有59个显著不同的已鉴定代谢物和268个显著不同的未鉴定代谢物。(3)正离子模式下,有32种血清代谢物呈显著上调或上调趋势,76种血清代谢物呈显著下调或下调趋势;负离子模式下,有222种血清代谢物呈显著上调或上调趋势,105种血清代谢物呈显著下调或下调趋势。(4)设定阈值(LDA>2,P<0.05)筛选出24个代谢物生物标志物。其中,6种代谢物是高脂率组的血清标志代谢物,如TG(15:0/22:2/O-18:0)、PE(22:5/16:0)、4-乙酰氨基丁酸等;18种代谢物是低脂率组的血清标志代谢物,如PC(22:1/15:0)、十五烷酸和PE(22:6/P-18:1)等;(5)皮尔逊相关性分析显示,与背膘厚和眼肌面积的最强正相关血清代谢物分别是4-Acetamidobutanoic acid和Cer(d18:0/16:0),最强负相关血清代谢物分别是Schidigeragenin C和PE(22:5/16:0)。背膘厚与Schidigeragenin C呈显著负相关(Rho=-0.634,P=0.015),眼肌面积与Cer(d18:0/16:0)呈显著正相关(Rho=0.770,P=0.001)。(6)正离子模式下,H与L组代谢通路紊乱的数目是7个,代谢通路紊乱的缘由是因为代谢物的变化,如甘油磷脂代谢,亚油酸代谢等4种代谢途径。此外,这些代谢通路所涉及的代谢物分别是PE(22:5/16:0)、4’-Demalonylsalvianin。负离子模式下,有精氨酸和脯氨酸代谢和初级胆汁酸生物代谢等4种代谢途径。所涉及的代谢物分别是4-Acetamidobutanoic acid、Hydroxyproline。这些关键代谢途径分为各种脂质代谢和胆汁酸代谢。脂质代谢包括甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢和花生四烯酸代谢和初级胆汁酸代谢,参与这些代谢途径的代谢物,可能是用作调控脂质代谢的生物标志物。结论:不同体脂率金华猪其肠道微生物、短链脂肪酸及血清代谢物存在差异,且与背膘厚、眼肌面积存在一定相关性,表明肠道微生物及代谢物变化与宿主脂肪沉积存在一定的关联性。拟杆菌属(Bacteroides)、螺旋杆菌属(Turicibacter)和Romboutsia 3种肠道微生物,SCFAs和PE(22:5/16:0)可能是调控脂质代谢的关键肠道微生物和代谢物,甘油磷脂代谢通路可能是调控脂质代谢的关键代谢通路。