羊瘤胃優(yōu)勢菌組成的Meta分析

馮肖然，繆佳辰，葛佳雯，王 卓，韓佳豪，李 宇，嚴(yán) 慧，張英杰，紀(jì)守坤，劉月琴

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河北保定 071000）

瘤胃微生物與羊的營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收和免疫功能有著密切的聯(lián)系。前人研究表明，靶向瘤胃菌群的日糧或添加劑可有效提高羊的飼料轉(zhuǎn)化效率和生長性能，其中核心微生物（如瘤胃厚壁菌門和擬桿菌門）發(fā)揮了主導(dǎo)作用。因此，瘤胃細(xì)菌群落研究可為提高肉羊養(yǎng)殖飼料轉(zhuǎn)化效率和養(yǎng)殖效益提供重要保障。高通量測序技術(shù)具有低成本高精度分析的特點，利用該技術(shù)已對羊瘤胃菌群進(jìn)行了廣泛研究，但瘤胃微生物結(jié)構(gòu)容易受到動物品種、年齡、日糧和健康狀況等多方面的影響，不同研究所報道瘤胃內(nèi)優(yōu)勢微生物的種類和豐度的差異，制約了人們對羊瘤胃菌群結(jié)構(gòu)規(guī)律性的認(rèn)識。Meta分析也稱薈萃分析，可以對前人研究進(jìn)行系統(tǒng)分析和量化綜述，增加統(tǒng)計檢驗效能，對效應(yīng)指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)行更準(zhǔn)確、客觀地評估。本文擬采用方差倒數(shù)法Meta分析，獲得羊瘤胃細(xì)菌群落組成中的優(yōu)勢菌豐度，為羊瘤胃菌群研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索 利用知網(wǎng)、維普和萬方中文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，檢索主題詞為羊+瘤胃+菌群、羊+瘤胃+微生物、羊+瘤胃+細(xì)菌，采用高通量測序方法的試驗研究并獲得瘤胃細(xì)菌群落組成的豐度信息，檢索論文發(fā)表時間為1999年6月至2021年3月。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) ①研究對象為斷奶后至少14 d的羊；②提供了羊品種和健康狀況信息，并且試驗羊健康狀況良好；③以數(shù)據(jù)形式明確給出了羊瘤胃細(xì)菌群落組成門和屬的豐度信息；④統(tǒng)計指標(biāo)完整，包含微生物豐度、試驗動物數(shù)量、統(tǒng)計指標(biāo)變異（SD或SE）信息。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) ①健康異常的羊；②重復(fù)發(fā)表文獻(xiàn)；③綜述或觀點類型文獻(xiàn)；④以圖表展示結(jié)果，難以提取定量數(shù)據(jù)文獻(xiàn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析 運用R軟件（3.6.3）Meta程序包（4.11-0）采用方差倒數(shù)法進(jìn)行數(shù)據(jù)的Meta分析。利用統(tǒng)計學(xué)異質(zhì)性I和值進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)異質(zhì)性，當(dāng)I＜25%且＞0.1時，認(rèn)為異質(zhì)性較小使用固定效應(yīng)模型（Fixed Effects Models，F(xiàn)EM）分 析；而 當(dāng)I＞25%且＜0.1時，則認(rèn)為存在異質(zhì)性，采用隨機(jī)效應(yīng)模型（Random Effects Models，REM）分析。通過逐項剔除單一研究數(shù)據(jù)，觀測單個研究對整體結(jié)果的影響，評估分析結(jié)果的敏感性，任一項研究數(shù)據(jù)去除后整體結(jié)果改變量均低于5%，則認(rèn)為結(jié)果敏感性低、穩(wěn)健性高。采用Meta程序中bias函數(shù)的Egger法進(jìn)行納入數(shù)據(jù)的偏倚檢測，＜0.05認(rèn)為存在顯著偏倚。數(shù)據(jù)采用合并效應(yīng)值和95%CI（置信區(qū)間）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果 本研究共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)40篇，通過閱讀文獻(xiàn)，與納入和排除標(biāo)準(zhǔn)對比，共保留9篇文獻(xiàn)，包括444只試驗羊。數(shù)據(jù)通過Meta方差倒數(shù)法加權(quán)合并后，豐度高于1%的微生物在門水平上有厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門，在屬水平上有普氏菌屬和瘤胃球菌屬。所納入文獻(xiàn)中，厚壁菌門、擬桿菌門和普氏菌屬各31組數(shù)據(jù)，放線菌門共20組數(shù)據(jù)，變形菌門共27組數(shù)據(jù)，瘤胃球菌屬共24組數(shù)據(jù)。納入文獻(xiàn)基本參數(shù)特征見表1。

表1 納入文獻(xiàn)基本參數(shù)特征

2.2 羊瘤胃優(yōu)勢細(xì)菌組成 羊瘤胃中優(yōu)勢菌豐度Meta分析結(jié)果見表2。各種優(yōu)勢菌的豐度在不同研究間存在實質(zhì)的統(tǒng)計學(xué)異質(zhì)性（＜0.05，I＞25%），采用隨機(jī)模型（REM）進(jìn)行數(shù)據(jù)合并。結(jié)果顯示，在門水平上，羊瘤胃中的優(yōu)勢菌豐度由高到低依次為擬桿菌門43.11%（95%CI：41.26%～44.95%）、厚壁菌門32.24%（95%CI：28.54%～35.39%）、變形菌門3.95%（95%CI：3.25%～4.64%）、放線菌門1.13%（95%CI：0.71%～1.55%）；在屬水平上，羊瘤胃中的優(yōu)勢菌豐度由高到低依次為普氏菌屬23.55%（95%CI：20.54%～26.57%）、瘤胃球菌屬2.32%（95%CI：1.88%～2.75%）。敏感性分析表明，單一研究對結(jié)果的改變量均低于5%，表明該結(jié)果具有良好的穩(wěn)健性。偏倚性檢測表明，所納入文獻(xiàn)的厚壁菌門、放線菌門和普氏菌屬不存在發(fā)表偏倚（＞0.05），擬桿菌門、變形菌門、纖維桿菌門和瘤胃球菌屬存在發(fā)表偏倚（＜0.05）。

表2 羊瘤胃優(yōu)勢微生物在門和屬水平上的相對豐度

3 討 論

3.1 羊瘤胃內(nèi)門水平上優(yōu)勢菌組成 本研究結(jié)果表明，在門水平上厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門為羊瘤胃菌群的優(yōu)勢菌（豐度高于1%），其中擬桿菌門和厚壁菌門占主導(dǎo)地位（豐度高于20%）。但不同研究中優(yōu)勢菌豐度差異較大。董春曉等研究認(rèn)為湖羊瘤胃中厚壁菌門為第一優(yōu)勢菌，而趙夢迪等測定結(jié)果表明擬桿菌門為湖羊瘤胃第一優(yōu)勢菌。厚壁菌門與擬桿菌門的相對含量與宿主能量獲得效率密切相關(guān)，厚壁菌門豐度高于擬桿菌門時宿主可更高效地獲得能量，因此日糧結(jié)構(gòu)可能是影響優(yōu)勢菌排序的重要因素。張智安等測定湖羊瘤胃菌群時發(fā)現(xiàn)，第一優(yōu)勢菌會隨日糧添加蜜蜂肽水平而發(fā)生改變；馬秀花等研究表明，湖羊日糧中添加甘露寡糖也可以顯著改變優(yōu)勢菌豐度；占今舜等研究指出，湖羊日糧能量提高時厚壁菌門豐度增加而擬桿菌門豐度降低。本研究通過Meta分析結(jié)果表明，羊瘤胃中擬桿菌門預(yù)期豐度為43.11%，為第一優(yōu)勢菌，厚壁菌門豐度為32.24%，為第二優(yōu)勢菌。

3.2 羊瘤胃內(nèi)屬水平上的優(yōu)勢菌組成 本研究結(jié)果表明，在屬水平上羊瘤胃優(yōu)勢菌為普氏菌屬和瘤胃球菌屬（豐度高于1%），其中普氏菌屬占主導(dǎo)地位（豐度高于20%）。普氏菌屬是一類嚴(yán)格厭氧的多形態(tài)桿菌，在瘤胃中分布廣泛，主要發(fā)揮降解纖維素和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的功能。前人報道中盡管均認(rèn)為羊瘤胃中普氏菌屬為第一優(yōu)勢菌，但其豐度差異較大。馬秀花等測定灘羊瘤胃菌群組成時發(fā)現(xiàn)，普氏菌屬豐度僅為5%，并受日糧中甘露寡糖含量的影響；而曹琪娜等測定小尾寒羊瘤胃菌群時發(fā)現(xiàn)，普氏菌屬豐度可以達(dá)到39%，

也受日糧中-聚谷氨酸含量的影響。可見動物品種和日糧均可顯著影響普氏菌屬豐度。本研究通過Meta分析表明，羊瘤胃中普氏菌屬豐度預(yù)期值為22.85%，95%CI為21.35%～24.35%。

3.3 異質(zhì)性和偏倚來源 前人研究表明，瘤胃菌群既具有易變性也具有穩(wěn)定性。易變性是指宿主基因型、生理階段、日糧、環(huán)境和健康狀況等多種因素均會對瘤胃菌群產(chǎn)生顯著影響，因此瘤胃菌群改變對宿主健康和營養(yǎng)消化代謝狀態(tài)具有良好的指示作用，這也是本研究中異質(zhì)性和偏倚的主要來源。穩(wěn)定性是指盡管瘤胃菌群會受到各種因素的影響，但核心微生物組成和結(jié)構(gòu)能夠保持基本恒定，因此借助Meta分析可以揭示瘤胃優(yōu)勢菌群的基本組成規(guī)律，這也是本研究的理論基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明，各類群微生物豐度均存在顯著異質(zhì)性，厚壁菌門、放線菌門和普氏菌屬無發(fā)表偏倚，擬桿菌門、變形菌門、纖維桿菌門和瘤胃球菌屬存在顯著發(fā)表偏倚，這些異質(zhì)性和偏倚可能與不同研究中羊品種、飼料、飼養(yǎng)方式和生理階段差異有關(guān)。本研究結(jié)果也表明，盡管各項研究存在異質(zhì)性和發(fā)表偏倚，單一研究對整體結(jié)果的改變量均低于5%，表明該結(jié)果具有良好穩(wěn)健性，說明日糧和品種會影響瘤胃菌群的組成，但一般對優(yōu)勢菌群豐度影響較小。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，羊瘤胃中占主導(dǎo)地位的微生物類群分別為擬桿菌門、厚壁菌門和普雷沃氏菌屬（豐度高于20%），該結(jié)果可為羊瘤胃微生物研究提供數(shù)據(jù)參考。