哺乳动物肠道内包含着复杂而多元化的微生物群落,这些微生物在外界环境和宿主因素的影响下与宿主保持紧密的互作关系,并且对宿主的代谢表型产生重要影响。然而,对宿主遗传因素如何作用于肠道菌群组成以及肠道菌群通过什么方式影响代谢表型依然是需要重点研究的问题。猪由于饲养环境和喂食条件高度统一,是研究肠道菌群与宿主遗传关系以及与代谢表型关系的理想材料。本研究内容主要分为两部分,在第一部分中,我们采用16S r RNA基因测序技术分别测定了巴马香猪和二花脸猪的粪便菌群和盲肠内容物菌群组成,并使用1400k SNP芯片技术测定了宿主基因组SNP基因型,在此基础上我们系统的调查了宿主遗传因素对肠道菌群组成的影响。在第二部分中,我们进一步测定了二花脸猪的血清葡萄和血脂等代谢指标,评估了肠道菌群对这些代谢指标的重要影响。本研究的主要结果如下:1、通过在两个猪种中比较不同亲缘关系个体的肠道菌群组成,我们发现不同亲缘关系个体间肠道菌群组成相似性大小依次为全同胞>半同胞>不相关个体。我们还发现亲缘关系矩阵与基于菌群组成的关系矩阵相关性极显著。表明宿主因素对肠道菌群组成确实存在影响。对肠道细菌丰度的遗传力评估中,我们分别在粪便菌群和盲肠菌群中鉴定到81个和67个可遗传(h2>0.15)的细菌分类。通过与人类和小鼠的研究报道的可遗传菌比较,我们发现,可遗传菌大多来自于厚壁菌门,其中Christensenellaceae和Lachnospira等在人、小鼠和猪中都具有较高遗传力。应用自主设计的1.4M SNP芯片对巴马香及二花脸猪上述二个品种共计500个个体基因判型后,通过GWAS分析我们分别在巴马香和二花脸群体中定位到了40和34个与肠道细菌显著关联的基因组位点,并鉴定到71个候选基因。与人类和小鼠研究的报道相似,我们发现这些与肠道菌群显著关联的候选基因中有35.2%(25/71)与免疫调节功能有关,35.2%(25/71)与代谢(如葡萄糖、胰岛素等)有关,此外还发现了一些候选基因与信号传导、肠道疾病以及嗅觉有关。2、通过在二花脸猪中分析血糖、血脂指标与肠道细菌的关联,我们鉴定到了与血糖、血脂相关的细菌。我们发现产短链脂肪酸的菌,尤其是产丁酸的菌,如Coprococcus、Roseburia、Lachnospiraceae以及Faecalibacterium等与空腹高血糖有关。而来自于变形菌门和梭菌门的一些炎性菌则与总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL)、低密度脂蛋白胆固醇与高密度脂蛋白胆固醇的比值(LDL/HDL)和动脉粥样硬化指数(AI)的升高有关。我们还发现一些潜在的具有降胆固醇作用的菌,如乳酸杆菌(Lactobacillus)和Bacilli等。菌群宏基因组功能与血糖、血脂的关联分析表明,肠道菌群宏基因组KEGG功能通路如营养的摄取、转运、以及碳水化合物代谢等与血糖有关。而抗氧化物的代谢以及胆酸分泌等功能通路和模块则与血脂有显著关联。此外,通过100×的交叉验证分析,我们发现,肠道菌群可以解释血糖23.8%的表型变异,同时也分别可以在不同程度上解释部分的血脂的各项指标的变异,其中能够解释的TC变异为5.95%,LDL为6.02%,LDL/HDL为4.12%,AI为6.56%,而能够解释的HDL的表型变异只有1.69%。我们的研究表明宿主遗传因素可以影响肠道菌群组成,与菌群互作的基因主要与免疫和代谢有关。不同哺乳动物宿主遗传对肠道菌群影响具有一定的保守性。此外我们的结果还表明肠道菌群可能通过短链脂肪酸(SCFA)的作用和参与胆酸代谢途径影响血糖、血脂水平。本研究为肠道菌群与宿主互作的研究以及肠道菌群影响代谢表型的研究提供了重要信息。