家禽腸道微生物菌群多樣性的研究進(jìn)展

蔡中梅， 楊海明，謝燕娟， 巨曉軍

（揚(yáng)州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009）

動物消化道存在著數(shù)目龐大、相對穩(wěn)定的微生物群落。菌群的多樣性能夠保證腸道微生物區(qū)系平衡。胃中因有胃酸使微生物數(shù)量較少，十二指腸、空腸、回腸微生物數(shù)量相對較多，結(jié)腸、盲腸中微生物數(shù)量最多。微生物群落能夠維持胃腸道環(huán)境相對穩(wěn)定，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收。本文就家禽腸道微生物菌群組成及其多樣性的影響因素作一綜述。

1 家禽腸道微生物菌群組成

家禽腸道菌群的建立具有明顯的特點(diǎn)。剛出殼的雛雞其腸道內(nèi)無細(xì)菌，通過空氣、飲用水和飼料等途徑從外界環(huán)境中帶入細(xì)菌。其中一部分細(xì)菌在腸道中定居，經(jīng)過生長繁殖成為正常菌群，這種菌群在消化道中密度很高，占消化道細(xì)菌的絕大部分，主要由專性厭氧菌組成；一部分菌群暫時在動物腸道內(nèi)生存，這部分細(xì)菌在消化道中的密度很低，主要由外籍菌群和環(huán)境菌群構(gòu)成，以需氧和兼性厭氧菌為主；還有一部分細(xì)菌不能適應(yīng)腸道環(huán)境或動物體不需要，則隨糞便排出體外。研究表明：雞嗉囊中的優(yōu)勢菌群主要是乳酸桿菌；空腸和直腸中的優(yōu)勢菌群是乳酸桿菌、雙歧桿菌及擬桿菌，其次是消化球菌和彎曲桿菌；回腸內(nèi)的優(yōu)勢菌群主要是乳酸桿菌；盲腸中細(xì)菌的種類和數(shù)量最多。

家禽的大腸很短，食糜會很快進(jìn)入盲腸，所以盲腸是微生物生存和活動的重要場所。倪學(xué)勤等（2008）采用變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE）技術(shù)研究0～8周齡蛋雞各腸段菌群的多樣性，結(jié)果表明蛋雞盲腸內(nèi)細(xì)菌種類最豐富，且與其他腸段有很大差異。蛋雞消化道前段微生物由簡單（2周齡）到復(fù)雜（4周齡），再恢復(fù)簡單（6周齡）到復(fù)雜（8周齡），最后趨于穩(wěn)定的變化過程，而8周齡盲腸微生物的多樣性與前6周相比差異不顯著。李永洙和Cui（2011）采用 PCR-DGGE技術(shù)測定雞在生長發(fā)育中盲腸微生物的菌群結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示乳桿菌數(shù)量最高，雙歧桿菌次之，腸球菌最低，乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量極顯著高于其他菌種。Barnes和 Impey（1970）研究指出，成年雞盲腸內(nèi)類桿菌、真桿菌、消化球菌和乳酸桿菌是優(yōu)勢菌群，其中雙歧桿菌數(shù)量占絕對優(yōu)勢。Lu等（2003）利用保守序列16S rRNA的分子生物學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)，雞盲腸中梭菌屬約65%，為優(yōu)勢菌群；其次是梭桿菌屬14%、乳酸桿菌群8%及擬桿菌屬5%，各個菌種的比例大致保持平衡。何明清（1994）認(rèn)為雞盲腸最優(yōu)勢菌群為真桿菌、擬桿菌、消化鏈球菌及雙歧桿菌，乳酸桿菌次之，大約108個/g，鏈球菌和腸桿菌約為107～108個/g，而產(chǎn)氣莢膜梭菌、葡萄球菌和酵母菌數(shù)量少且不穩(wěn)定。

2 影響家禽腸道菌群組成的因素

2.1 飼糧成分對家禽腸道菌群組成的影響 飼糧是影響腸道菌群組成的最大因素，如飼糧類型及飼糧粗纖維、碳水化合物、蛋白質(zhì)等含量對腸道微生物菌群均產(chǎn)生影響。Torok等（2008）利用高通量測序法分析飼糧對肉仔雞腸道菌群的影響，結(jié)果顯示空腸和盲腸內(nèi)微生物群落受飼糧影響比較大。

飼糧谷物類型對肉仔雞腸道微生物菌群的結(jié)構(gòu)和多樣性有一定的影響。田亞東等（2013）利用末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP)技術(shù)測定了玉米、小麥、大米為單一淀粉源配制的等能等氮飼糧對肉仔雞腸道微生物群落多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)十二指腸、空腸和回腸中優(yōu)勢菌群由限制性片段 T-RF160、T-RF253、T-RF292 代表，大米飼糧組T-RF253和T-RF292片段代表的菌群優(yōu)勢度與玉米飼糧組和小麥飼糧組相比稍低，大米飼糧組表現(xiàn)出微生物群落多樣性程度高、優(yōu)勢種群少的趨勢，盲腸中優(yōu)勢菌群結(jié)構(gòu)和含量與小腸相比差異較大。肉仔雞腸道微生物群落的復(fù)雜度、豐富度及多樣性方面在不同飼糧組間均無顯著差異，隨著腸段向后推移，微生物群落復(fù)雜度、豐富度及多樣性均呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢，說明回腸和盲腸微生物物種比十二指腸和空腸更豐富多樣，且在回腸后趨于穩(wěn)定。Wang等（2007）利用PCRDDGE和16S rDNA序列分析技術(shù)研究得出，飼喂整粒稻谷可以刺激豬腸道部分菌種生長，但對主要菌群結(jié)構(gòu)沒有影響。Gabriel等（2008）對肉雞的研究發(fā)現(xiàn)，飼喂整粒小麥主要導(dǎo)致消化道前段肌胃和胰腺中菌群的變化，對小腸和大腸影響很小。胡平等（2010）研究不同形態(tài)玉米飼糧對鵝腸道微生物區(qū)系的影響，結(jié)果顯示，整粒玉米飼糧會導(dǎo)致回腸細(xì)菌種類增加和空腸細(xì)菌種類下降，對十二指腸和盲腸菌群種類的影響不明顯，可能食糜在十二指腸和盲腸中停留時間最短，所以對該腸段微生物菌群影響較?。欢趁釉诳漳c、回腸中停留時間最長，所以在這兩個腸段產(chǎn)生作用的時間最長，最終導(dǎo)致空腸和回腸的微生物區(qū)系變化較大；對直腸微生物影響處于兩者之間。

Awati（2005）研究指出，飼糧組成影響健康動物腸道菌群中優(yōu)勢菌種，其中飼糧纖維影響較大。戰(zhàn)利（2012）利用PCR-DGGE技術(shù)分析得出，高水平飼糧纖維組和正常水平飼糧纖維組相比，腸道微生物多樣性差異很大，相似性很小，很多在正常水平飼糧纖維組中為優(yōu)勢菌種，在高水平飼糧纖維組中卻成了劣勢菌種，甚至消失；相反在正常水平飼糧纖維組中為劣勢菌種，在高水平飼糧纖維組中卻成了優(yōu)勢菌種。劉蓓一（2012）研究不同纖維水平對揚(yáng)州鵝腸道微生物的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同纖維水平對鵝盲腸菌群起主要作用，且盲腸中微生物種類會隨纖維水平的提高而增加。章學(xué)東等（2010）運(yùn)用PCR-DGGE技術(shù)研究苜蓿草粉對蛋雞腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)飼糧中添加苜蓿草粉會導(dǎo)致蛋雞腸道菌群結(jié)構(gòu)及多樣性發(fā)生變異。

淀粉是飼料中碳水化合物的主要成分。戴求仲等（2010）研究指出，提高飼料直/支鏈淀粉比能夠顯著增加黃羽肉雞后腸道中乳酸桿菌、雙歧桿菌、腸球菌等微生物的數(shù)量，大腸桿菌數(shù)會顯著減少。究其原因，可能是飼糧直/支鏈淀粉比提高導(dǎo)致后腸道中可發(fā)酵碳水化合物增加，這些可發(fā)酵碳水化合物是后腸道微生物重要的能源物質(zhì)，促進(jìn)了有益微生物的生長，也對有害菌如大腸桿菌的生長產(chǎn)生競爭性抑制作用，從而使腸道菌群產(chǎn)生顯著變化。李永洙（2012）研究指出，在低蛋白質(zhì)飼糧中添加不同水平氨基酸可改善蛋雞盲腸微生物菌群，當(dāng)添加水平為110%、120%時，盲腸段優(yōu)勢細(xì)菌為乳桿菌、梭菌屬細(xì)菌和普雷沃氏菌，并顯著改善蛋雞生產(chǎn)性能。

2.2 日齡對家禽腸道菌群組成的影響 日齡對腸道菌群組成影響很大，隨著年齡的增長，家禽腸道微生物的種類和數(shù)量會改變。王欣和顧君華（2002）研究指出，剛出殼的雛雞其腸道內(nèi)沒有細(xì)菌，出殼后1 h在嗉囊、腺胃中發(fā)現(xiàn)有少量的梭菌和腸球菌；開食2 d后，十二指腸內(nèi)乳桿菌迅速增殖；7日齡時小腸內(nèi)菌群已基本形成，小腸內(nèi)優(yōu)勢菌群為兼性厭氧菌，如乳酸桿菌、鏈球菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，專性厭氧菌只占總菌數(shù)的9%～39%，專性厭氧菌是盲腸內(nèi)的主要菌群；程伶和韓文越（1995）發(fā)現(xiàn)13日齡時盲腸內(nèi)開始出現(xiàn)雙歧桿菌、擬桿菌、真細(xì)菌、消化球菌，并且不斷增殖；25日齡時盲腸內(nèi)菌群才能完成建立。何邵陽等（2000）發(fā)現(xiàn)雛雞消化道內(nèi)正常菌群完成定植需要30 d左右。白秀娟等（2012）對不同日齡仔兔各個部位微生物多樣性進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仔兔各部位腸道微生物多樣性隨日齡的增長均有不同程度的變化，隨著日齡增加十二指腸和盲腸內(nèi)容物中的微生物多樣性呈上升趨勢，空腸和結(jié)腸內(nèi)容物微生物多樣性呈先上升后下降的趨勢，而回腸內(nèi)容物微生物多樣性則呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。菌群數(shù)量，總體變化不大，但菌群種類變化較大。利用分子生物學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，肉雞回腸和盲腸細(xì)菌組成在3日齡時無明顯的差別，且大部分為乳酸桿菌；利用傳統(tǒng)的微生物學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)除乳酸桿菌外還有大量的腸桿菌和腸球菌?？赡苊つc內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸含量增加，導(dǎo)致3日齡肉雞腸道內(nèi)腸桿菌和腸球菌數(shù)量減少。從12日齡開始，厭氧菌總數(shù)為好氧菌10～15倍。2周齡時，盲腸內(nèi)腸球菌數(shù)量、腸桿菌數(shù)量及揮發(fā)性脂肪酸濃度保持穩(wěn)定狀態(tài)。劉蓓一（2012）結(jié)合16S rDNA和PCRDGGE 技術(shù)比較 2、4、6、8、10 周齡鵝十二指腸、空腸、回腸和盲腸內(nèi)容物菌群結(jié)構(gòu)和多樣性，結(jié)果顯示，各腸段微生物在2周齡時多樣性最豐富，在6周齡時鵝肓腸己經(jīng)建立了相對穩(wěn)定的微生物群落。家禽腸道微生物區(qū)系隨著日齡的增長趨于穩(wěn)定。

2.3 益生菌對家禽腸道菌群組成的影響 有益微生物可抑制其他有害菌在消化道內(nèi)的生存，所以有益微生物能夠維持機(jī)體正常的生理機(jī)能。但有益微生物的數(shù)量會由于某些原因而減少，導(dǎo)致病原菌不斷生長繁殖，消化道菌群紊亂。益生菌作為一種優(yōu)勢菌能夠增加有益菌群的數(shù)量，維持腸道菌群平衡，并且能夠促進(jìn)碳水化合物發(fā)酵使腸道內(nèi)pH值降低，從而對病原菌的生長產(chǎn)生抑制作用。董曉麗（2013）研究益生菌對斷奶仔豬腸道微生物的影響，發(fā)現(xiàn)益生菌對斷奶前期仔豬的腸道微生物影響較大，在斷奶后期益生菌對腸道微生物的作用減弱；益生菌對斷奶仔豬腸道中大腸桿菌數(shù)量具有降低作用。Fonseca等（2010）研究益生菌對1日齡肉仔雞回腸與盲腸內(nèi)腸道菌群的影響，結(jié)果顯示益生菌會降低肉仔雞盲腸內(nèi)大腸桿菌數(shù)量，從而使其腸道內(nèi)病原菌數(shù)量減少。雷燕（2009）研究指出，益生菌能夠影響20日齡肉雞直腸中微生物的數(shù)量，提高乳酸桿菌含量，降低大腸桿菌含量。此外益生菌可以改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高腸道微生物多樣性，具有穩(wěn)定微生物區(qū)系作用。

2.4 宿主因素對家禽腸道菌群組成的影響 在相同環(huán)境、飼糧營養(yǎng)水平、日齡條件下，宿主微生物菌群會表現(xiàn)出不同的指紋圖譜，說明宿主因素對腸道菌群組成影響很大。不同個體腸道菌群的分布、種類及數(shù)量均有差異。陳波等（2012）研究表明，影響腸道微生物菌群多樣性的因素有許多，其中腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成因個體差異而不同。

3 小結(jié)

近年來，人們對腸道菌群的組成已進(jìn)行了大量的研究分析，影響腸道菌群組成的因素有很多，如飼糧、日齡、宿主因素等。健康家禽腸道中，前腸（嗉囊和小腸）微生物與后腸（盲腸）微生物有明顯的區(qū)別。研究腸道正常菌群的結(jié)構(gòu)及其演替規(guī)律，可為微生物的功能性開發(fā)、菌質(zhì)資源的豐富及禽微生態(tài)制劑的研制提供理論基礎(chǔ)，具有著非常重要的意義。

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