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母猪繁殖性能的高低与养殖场的生产效益紧密相关,提高母猪健康水平,改善母猪繁殖性能具有重要意义。近年来膳食纤维(dietary fiber,DF)对母猪繁殖性能的影响报道较多,但DF对母猪肠道微生物区系的影响及由此带来母猪免疫性能变化的研究较少,DF对母猪肠道微生物区系的调控是否会影响其后代仔猪肠道微生物区系的构建及免疫性能值得研究。本试验采用体外发酵试验技术研究纯化DF的发酵特性,并应用高通量测序和代谢组学研究技术分析肠道微生物和代谢组,研究纯化DF对母猪及仔猪肠道微生物区系和健康的影响,揭示DF、猪和肠道微生物之间的作用机制,并为生产实践DF的应用提供有价值的参考。具体研究内容如下:1.母猪粪便微生物体外发酵纯化膳食纤维的研究以体外发酵技术研究纯化DF的发酵特性,选取4种纯化DF(木质纤维素、纤维素、瓜尔胶、菊粉),以母猪粪样制作纤维发酵接种物观察发酵特性。结果表明:菊粉和瓜尔胶理论最大产气量相近,并显著高于纤维素和木质纤维素(p<0.01),木质纤维素理论最大产气量最低;发酵终产物中,菊粉乙酸产量显著高于其它三者(p<0.01),瓜尔胶和菊粉的丙酸、丁酸和总酸产量均显著高于纤维素和木质纤维素(p<0.01)。2.妊娠期摄入纯化复合膳食纤维对母猪繁殖性能、肠道微生物区系及免疫性能的影响选取68头健康经产母猪(平均胎次3.2±1.4),配种后按胎次、背膘一致的原则分为对照组(CON)和复合纤维(FM)组,每组34头,每头母猪1个重复,FM组妊娠母猪饲粮在CON基础上添加3%FM。结果表明,妊娠饲粮中添加FM显著提高母猪窝均产活仔数和泌乳期第3周采食量(p<0.05),并有增加仔猪21 d断奶重和平均窝增重的趋势(p<0.1)。妊娠饲粮中添加FM对母猪血清免疫球蛋白、雌二醇、孕酮、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)水平无显著影响(p>0.05)。与CON组相比,FM组母猪血清中血清素水平在妊娠110 d显著增加(p<0.05),并在妊娠30 d表现出增加趋势(p<0.1)。同时,FM组母猪血清中IL-10水平在妊娠30 d显著增加(p<0.05),在妊娠110 d表现出增加趋势(p<0.1),而30 d血清中干扰素γ(interferon-γ,IFN-γ)水平显著低于CON组(p<0.05)。另外,妊娠饲粮中添加FM显著提高母猪妊娠期30 d粪便中丁酸浓度和110 d丙酸浓度(p<0.05),并有增加母猪妊娠期30 d粪便中丙酸浓度、妊娠期30 d和110 d粪便中总短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)浓度的趋势(p<0.1)。妊娠饲粮中添加FM对母猪肠道微生物区系有显著影响,FM组母猪妊娠30 d粪便中Roseburia(罗斯氏菌属)和Eubacterium-hallii-group(霍氏真杆菌)相对丰度显著增加,而Spirochaetaceae(螺旋体科)、Spirochaetales(螺旋体目)、Treponema＿2(密螺旋体属＿2)相对丰度显著降低。同时,FM组母猪妊娠110 d粪便中Bacteroidales(拟杆菌目)、Bacteroidetes(拟杆菌门)、Bacteroidia(拟杆菌纲)、Bacteroides(拟杆菌属)、Prevotellaceae(普雷沃氏菌科)、Roseburia和Eubacterium-hallii-group相对丰度显著增加,而Peptostreptococcaceae(消化链球菌科)、Clostridiaceae＿1(梭菌科)、Clostridium sensu stricto＿1(产芽孢梭菌属＿1)相对丰度显著降低。3.母猪妊娠期摄入纯化复合膳食纤维对其后代仔猪肠道微生物组成及免疫性能的影响在试验二中母猪产仔时,从收集粪便的母猪后代仔猪中选取1头接近该窝平均初生重、且没有吃过初乳的初生仔猪,并在仔猪达21 d时选取1头接近该窝平均体重的仔猪,采血后收集脾脏、肠系膜淋巴结、结肠及其内容物测定Toll样受体(toll-like receptors,TLRs)表达量及微生物区系。试验结果表明,与CON组相比,FM组仔猪21 d血清中TNF-a水平显著降低(p<0.05)。妊娠饲粮中添加FM使母猪泌乳期21 d时粪便菌属Roseburia(罗斯氏菌属)相对丰度显著增加,使其后代仔猪21 d结肠微生物中Roseburia(罗斯氏菌属)和Lactobacillus(乳杆菌属)相对丰度显著增加,Odoribacter(臭味菌属)相对丰度显著降低。同时,妊娠饲粮中添加FM对初生仔猪肠系膜淋巴结、脾脏、结肠TLR m RNA表达量均无显著影响(p>0.10),但显著降低21 d仔猪结肠TLR4和核转录因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)m RNA表达量(p<0.05)。4.母猪妊娠期摄入膳食纤维对其后代抵抗应激反应的影响采用2×2双因素试验设计,选取经产母猪(3-6胎)24头,随机分为四组,每组6头,试验组Ⅰ和试验组Ⅱ妊娠母猪饲粮中添加0%FM,后代断奶仔猪分别肌肉注射生理盐水和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS),试验组Ⅲ和试验组Ⅳ妊娠母猪饲粮中添加3%FM,后代断奶仔猪分别肌肉注射生理盐水和LPS,母猪泌乳期及仔猪采食相同饲粮。结果表明,母猪妊娠期添加FM与LPS攻毒对仔猪平均日增重(average daily gain,ADG)和血清TNF-α存在显著交互作用(p=0.046;p=0.029),试验组Ⅳ仔猪ADG显著高于试验组Ⅱ(p<0.05),试验组Ⅳ仔猪血清TNF-a水平显著低于试验组Ⅱ(p<0.05)。5.膳食纤维对断奶仔猪肠道微生物和代谢组的影响选取23 d断奶仔猪12头随机分为对照组(C组)和试验组(F组),每组6头,单栏饲喂。C组饲喂基础日粮,F组添加1%FM,在试验第14天无菌收集直肠内容物分析肠道微生物和代谢组。结果表明仔猪日粮中添加1%FM可显著降低Proteobacteria(变形杆菌门)、Escherichia-Shigella(埃希-志贺菌属)、Faecalicoccus(多形粪球菌属)等微生物相对丰度,显著增加Mogibacterium(艰难杆菌属),Methanobrevibacter(甲烷短杆菌属)和Lactobacillus(乳杆菌属)相对丰度。代谢组共检出93个代谢物,其中F组相比C组显著升高9个代谢物,显著降低4个代谢物。差异代谢产物主要富集5-羟色胺(5-HT)途径,天冬氨酸丙氨酸、谷氨酸代谢,色氨酸代谢,酪氨酸代谢,丁酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成6种通路上。本研究的结论为:妊娠饲粮中添加FM可促进母猪肠道有益微生物的增殖,抑制潜在致病微生物的增殖,有利于母猪肠道健康。FM可提高活产仔数,其机制与FM介导的肠道微生物产生SCFAs的增加有关,其促进妊娠母猪辅助性T细胞(helper T cells,Th)趋于Th2细胞因子的分化,从而提高胚胎存活率。母猪妊娠饲粮中添加FM会影响其后代仔猪肠道微生物区系的构建,并由此对仔猪的免疫性能产生影响。仔猪饲粮中添加FM可影响肠道微生物菌群结构,并改变肠道内容物代谢组学特征,上调5-HT和谷氨酰胺水平、促进丁酸代谢,下调支链脂肪酸和吲哚代谢物水平,代谢组学的变化有利于促进断奶仔猪肠道健康。