八眉豬（Sus scrofa）是青藏高原地區(qū)常見豬種，其消化粗纖維的能力（52.08%）顯著高于野豬（45.72%）。八眉豬（♀）與杜洛克豬（♂）雜交后代二元雜交豬兼?zhèn)淞四副灸痛诛暫透副旧L周期短的優(yōu)良特性，因此是研究食物纖維對腸道菌群影響最理想的模型動物。蠶豆是青海地區(qū)常見的農(nóng)作物，蠶豆秸稈經(jīng)青貯后可用作飼料。蠶豆秸稈中總纖維含量達(dá)56.45%，是典型的粗飼料。

　　為探討食物纖維對八眉豬腸道菌群結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物的影響，本研究將24頭3月齡杜×八二元雜交豬隨機(jī)分為四組，分別在基礎(chǔ)日糧中添加10% ( GroupⅠ)，20% (GroupⅡ)，30% (GroupⅢ)的蠶豆青貯，飼喂90天后屠宰，收集空腸和盲腸內(nèi)容物。采用16S rRNA測序和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)測定和分析微生物結(jié)構(gòu)、功能及非靶向代謝物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盲腸和空腸微生物多樣性均隨著食物纖維含量的增加而增加，且盲腸微生物響應(yīng)更為明顯（圖1）?？漳c微生物共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性隨食物纖維的增加而增加（圖1）。NST（normalized stochasticity ratio）指數(shù)結(jié)果表明，盲腸菌群的構(gòu)建主要受隨機(jī)性過程主導(dǎo)（圖2）。低、中纖維組中的空腸菌群構(gòu)建以隨機(jī)過程為主，而高纖維組的構(gòu)建則由確定性過程主導(dǎo)（圖2）?？漳c菌群的代謝產(chǎn)物氨基酸和結(jié)合性膽汁酸濃度顯著高于盲腸的，而盲腸中的脂肪酸和游離膽汁酸的濃度高于空腸的，這可能與雙歧桿菌、乳桿菌和鏈球菌在空腸中富集以及疣微菌屬和Agathobacter在盲腸中富集有關(guān)（圖3）。盲腸中脂肪酸、碳水化合物以及有機(jī)酸等的濃度隨著食物纖維的增加而升高，與梭狀芽孢桿菌和顫桿菌克屬的豐度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖3）隨著基礎(chǔ)日糧中食物纖維比例的增加盲腸菌群代謝物發(fā)生顯著性變化，但是空腸菌群的代謝物沒有明顯改變。

　　相關(guān)研究成果分別以Dietary fiber influences bacterial community assembly processes in the gut microbiota of Durco×Bamei crossbred pigs和Gastrointestinal tract and dietary fiber driven alterations of gut microbiota and metabolites in Durco×Bamei crossbred pigs為題發(fā)表在Frontiers in Microbiology （2區(qū)，IF = 5.640）和Frontiers in Nutrition（2區(qū)，IF = 6.576）上。中國科學(xué)院西北高原生物研究所博士研究生唐顯江、在站博士后吳國芳分別為論文第一作者，助理研究員張良志為論文的共同第一作者，張堰銘研究員為論文通訊作者。

　　該研究得到青海省科技廳重點(diǎn)研發(fā)與轉(zhuǎn)化計劃（2021-QY-204）和“西部之光-聯(lián)合學(xué)者”項目資助。學(xué)科組依托中科院高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和青海省動物生態(tài)基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

　　論文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.688554/full

　　　　　　　https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2021.806646/full

圖1 不同食物纖維下，八眉豬空腸和盲腸腸道菌群多樣性及共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化

圖2 不同食物纖維下，八眉豬空腸和盲腸菌群群落構(gòu)建方式的變化

圖3八眉豬空腸和盲腸菌群代謝產(chǎn)物的差異

圖4 不同食物纖維下，八眉豬盲腸微生物代謝產(chǎn)物的差異分析