家禽腸道微生物多樣性的影響因素

家禽腸道微生物多樣性的影響因素

動(dòng)物胃腸道有相對(duì)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(duì)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(duì)穩(wěn)定,促進(jìn)營(yíng)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雞囊中細(xì)菌群落及菌群結(jié)構(gòu)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(wú)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(zhǎng)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(shí)在動(dòng)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(dòng)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(shì)菌群主要是乳酸桿菌;空腸和直腸中的優(yōu)勢(shì)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(shì)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(huì)很快進(jìn)入盲腸,所以盲腸是微生物生存和活動(dòng)的重要場(chǎng)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(jiǎn)單(2周齡)到復(fù)雜(4周齡),再恢復(fù)簡(jiǎn)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(cè)定雞在生長(zhǎng)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(shì)菌群,其中雙歧桿菌數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。Lu等(2003)利用保守序列16SrRNA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(shì)菌群;其次是梭桿菌屬14%、乳酸桿菌群8%及擬桿菌屬5%,各個(gè)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(shì)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(gè)/g,鏈球菌和腸桿菌約為107~108個(gè)/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影響鳥類和腸道菌群組成的因素2.1不同飼糧纖維對(duì)肉仔雞腸道微生物群落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(duì)腸道微生物菌群均產(chǎn)生影響。Torok等(2008)利用高通量測(cè)序法分析飼糧對(duì)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(duì)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(zhǎng)度多態(tài)性(T-RFLP)技術(shù)測(cè)定了玉米、小麥、大米為單一淀粉源配制的等能等氮飼糧對(duì)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(shì)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(shì)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(shì)種群少的趨勢(shì),盲腸中優(yōu)勢(shì)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(wú)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(shì),說(shuō)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PCR-DDGE和16SrDNA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(zhǎng),但對(duì)主要菌群結(jié)構(gòu)沒有影響。Gabriel等(2008)對(duì)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(duì)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(duì)鵝腸道微生物區(qū)系的影響,結(jié)果顯示,整粒玉米飼糧會(huì)導(dǎo)致回腸細(xì)菌種類增加和空腸細(xì)菌種類下降,對(duì)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(shí)間最短,所以對(duì)該腸段微生物菌群影響較小;而食糜在空腸、回腸中停留時(shí)間最長(zhǎng),所以在這兩個(gè)腸段產(chǎn)生作用的時(shí)間最長(zhǎng),最終導(dǎo)致空腸和回腸的微生物區(qū)系變化較大;對(duì)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(dòng)物腸道菌群中優(yōu)勢(shì)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(shì)菌種,在高水平飼糧纖維組中卻成了劣勢(shì)菌種,甚至消失;相反在正常水平飼糧纖維組中為劣勢(shì)菌種,在高水平飼糧纖維組中卻成了優(yōu)勢(shì)菌種。劉蓓一(2012)研究不同纖維水平對(duì)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(duì)鵝盲腸菌群起主要作用,且盲腸中微生物種類會(huì)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(duì)蛋雞腸道菌群的影響,發(fā)現(xiàn)飼糧中添加苜蓿草粉會(huì)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(huì)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(zhǎng),也對(duì)有害菌如大腸桿菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)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(shí),盲腸段優(yōu)勢(shì)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不同日齡雞腸道微生物多樣性日齡對(duì)腸道菌群組成影響很大,隨著年齡的增長(zhǎng),家禽腸道微生物的種類和數(shù)量會(huì)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1h在嗉囊、腺胃中發(fā)現(xiàn)有少量的梭菌和腸球菌;開食2d后,十二指腸內(nèi)乳桿菌迅速增殖;7日齡時(shí)小腸內(nèi)菌群已基本形成,小腸內(nèi)優(yōu)勢(shì)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(shí)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(shí)盲腸內(nèi)菌群才能完成建立。何邵陽(yáng)等(2000)發(fā)現(xiàn)雛雞消化道內(nèi)正常菌群完成定植需要30d左右。白秀娟等(2012)對(duì)不同日齡仔兔各個(gè)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(zhǎng)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(shì),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(shì),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(shì)。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(shí)無(wú)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(shí),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16SrDNA和PCR-DGGE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(shí)多樣性最豐富,在6周齡時(shí)鵝肓腸己經(jīng)建立了相對(duì)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(zhǎng)趨于穩(wěn)定。2.3益生菌對(duì)腸道微生物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(huì)由于某些原因而減少,導(dǎo)致病原菌不斷生長(zhǎng)繁殖,消化道菌群紊亂。益生菌作為一種優(yōu)勢(shì)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(duì)病原菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。董曉麗(2013)研究益生菌對(duì)斷奶仔豬腸道微生物的影響,發(fā)現(xiàn)益生菌對(duì)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(duì)腸道微生物的作用減弱;益生菌對(duì)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(duì)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(huì)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腸道菌群的組成在相同環(huán)境、飼糧營(yíng)養(yǎng)水平、日齡條件下,宿主微生物菌群會(huì)表現(xiàn)出不同的指紋圖譜,說(shuō)明宿主因素對(duì)腸道菌群組成影響很大。不同個(gè)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