双歧杆菌是早期定殖于人体肠道中的益生菌之一,研究表明双歧杆菌利用复杂碳水化合物的能力有助于提高其在肠道环境中的丰度和代谢活性,从而促进双歧杆菌在肠道内增殖。已有临床试验表明,菊粉是能特异性促进双歧杆菌增殖的益生元之一。但一些具有益生功能的双歧杆菌不能直接利用菊粉,仅补充菊粉无法促进这些双歧杆菌生长。国外已有文献报道,双歧杆菌与鼠李糖乳杆菌等其它肠道菌在以菊粉为碳源的培养基上存在协同增殖现象。如果能找到以菊粉为碳源的协同增殖双歧杆菌组合,不仅能促进一些利用菊粉能力弱但具有健康功效的双歧杆菌在肠道内增殖,还能提高人体肠道中双歧杆菌丰度和多样性,具有很大的应用价值。因此,本课题希望探究以菊粉为碳源的双歧杆菌种间协同增殖机制,为双歧杆菌的肠道增殖方法提供新的膳食微生态制剂策略,主要结论如下:（1）通过对60株双歧杆菌菌株的碳水化合物利用基因分析发现,来自不同种的双歧杆菌菌株在调控菊粉利用的关键酶GH32家族的基因数量存在差异性。如青春双歧杆菌R1的编码GH32家族基因数量有2个,而动物双歧杆菌FGZ9I1M1仅有1个。通过测定25株双歧杆菌菌株对菊粉的利用能力,发现不同种双歧杆菌的菊粉利用能力具有种间和株间差异,且对菊粉及其主要降解产物利用存在偏好性,这与基因水平预测的结果基本一致。（2）选择利用菊粉能力强的青春双歧杆菌R1与利用菊粉能力弱但能利用葡萄糖和果糖的动物双歧杆菌FGZ9I1M1进行以菊粉为碳源的体外协同增殖实验,将二者分别在菊粉培养基上单独培养和共同培养,发现与单独培养相比,共同培养的复合双歧杆菌中青春双歧杆菌数量增加2.09倍,动物双歧杆菌数量增加5.65倍,乙酸产量增加1.46倍,同时降解菊粉程度更大,生长速率加快。通过转录组分析进一步研究双歧杆菌协同增殖的代谢通路和关键酶基因表达量变化,发现与单独培养相比,共同培养的双歧杆菌在淀粉和蔗糖代谢和ABC转运系统的通路上存在显著差异（p<0.05）,其中青春双歧杆菌R1利用菊粉的关键基因C8077RS09170表达量增加了 100.4%,动物双歧杆菌FGZ9I1M1利用菊粉的关键基因C8077RS04530表达量增加了 100.7%。根据以上结果推测,共同培养时青春双歧杆菌R1降解菊粉并产生蔗糖和果糖等小分子糖促进动物双歧杆菌FGZ9I1M1增殖,而动物双歧杆菌FGZ9I1M1产生的短链脂肪酸也协助青春双歧杆菌R1生长。（3）研究具有协同增殖关系的双歧杆菌在C57BL/6J小鼠肠道的增殖能力。结果表明,复合双歧杆菌组的小鼠粪便中青春双歧杆菌和动物双歧杆菌比双歧杆菌单菌组分别增加了 2.186倍和1.718倍,并提高了肠道内短链脂肪酸含量。通过粪便代谢组分析发现,与双歧杆菌单菌组相比,复合双歧杆菌组在亚油酸合成的代谢通路存在显著差异（p<0.05）。综上所述,通过碳水化合物基因分析、体外菊粉利用实验和转录组分析,以及双歧杆菌在小鼠肠道内的增殖能力评价,本课题研究了一种促进双歧杆菌协同增殖的策略,未来可以将其应用于更多具有健康功效但对菊粉及其他低聚糖利用能力弱的菌株,促进功能益生菌的肠道增殖。