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纤维来源和细胞壁降解酶对猪肠道微生物多样性及挥发性脂肪酸浓度的影响

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摘要

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引言

第一章 文献综述

1 猪肠道微生物区系的特点及影响因素

1.1 生长阶段

1.3 日粮组成

2 日粮纤维对猪肠道微生物区系影响的研究进展

2.1 纤维类型对猪肠道微生物菌群的影响

2.2 纤维类型对发酵产物的影响

3 分子生物技术在动物肠道微生物菌群结构研究中的应用

3.1 T-RFLP分析

3.2 定量PCR

3.3 高通量测序技术

4 研究目的和内容

4.1 研究目的

4.2 研究内容

第二章 小麦麸和大豆皮日粮及添加细胞壁降解酶对猪肠道微生物多样性和挥发性脂肪酸浓度的影响

1 材料与方法

1.1 试剂和仪器

1.2 试验设计

1.3 试验日粮配制

1.4 试验动物

1.5 样品采集与处理

1.6 测定指标与方法

1.7 数据处理与分析

2 结果与分析

2.1 DNA序列和微生物多样性

2.2 回肠食糜样品中微生物的菌群结构

2.3 粪便样品中微生物的菌群结构

2.4 非淀粉多糖的消化量

2.5 挥发性脂肪酸的浓度

3 讨论

3.1 纤维来源和酶制剂对猪肠道微生物多样性和菌群结构的影响

3.2 纤维来源和酶制剂对猪肠道内VFA浓度的影响

4 小结

第三章 西兰花茎叶粉和米糠日粮及添加细胞壁降解酶对猪肠道微生物多样性和挥发性脂肪酸浓度的影响

1 材料与方法

1.1 试剂和仪器

1.2 试验设计

1.3 试验日粮配制

1.4 试验动物

1.5 样品采集与处理

1.6 测定指标与方法

1.7 数据处理与分析

2 结果与分析

2.1 DNA序列和微生物多样性

2.2 回肠食糜样品中微生物的菌群结构

2.3 粪便样品中微生物的菌群结构

2.4 非淀粉多糖的消化量

2.5 挥发性脂肪酸的浓度

3 讨论

3.1 纤维来源和酶制剂对猪肠道微生物多样性和菌群结构的影响

3.2 纤维来源和酶制剂对猪肠道内VFA浓度的影响

4 小结

第四章 高通量测序和T-RFLP法用于分析猪肠道微生物菌群多样性的结果比较

1 材料与方法

1.1 测定指标与方法

1.2 数据处理与分析

2 结果与分析

2.1 T-RFLP技术检测所得猪肠道微生物菌群的多样性

2.2 T-RFLP技术检测所得猪回肠食糜样品中微生物T-RFs的相对含量

2.3 T-RFLP技术检测所得猪粪便样品中微生物T-RFs的相对含量

3 讨论

3.1 两种技术检测所得猪肠道微生物菌群多样性的结果比较

3.2 两种技术检测所得猪肠道微生物菌群组成结构的结果比较

4 小结

全文结论

参考文献

附录

致谢

硕士期间发表的论文

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摘要

本试验旨在通过不同16S rRNA检测技术探讨纤维来源和细胞壁降解酶(植酸酶、纤维素酶和木聚糖酶的混合酶制剂)对猪回肠食糜和粪便中微生物菌群多样性及挥发性脂肪酸浓度的影响。试验选用8头平均体重为30.1±1.5 kg的“杜×长×大”三元杂交生长猪,统一安装回肠末端T型瘘管,随机分为4组,每组两个重复。研究主要包括两批试验,第一批试验日粮为麦麸日粮(WB)、麦麸加酶日粮、大豆皮日粮(SH)和大豆皮加酶日粮,第二批试验日粮为西兰花日粮(BR)、西兰花加酶日粮、米糠日粮(RB)和米糠加酶日粮。每千克试验日粮中混合酶制剂的添加水平为:纤维素酶1000 U、木聚糖酶5000 U和植酸酶1500U。每批试验分4期完成,每期每组试验猪按4×4拉丁方设计安排饲喂1种试验日粮,每期试验预试期为15天,正式期为6天,分别采集饲料、回肠末端食糜和粪便样品并进行相关指标的测定,主要研究结果如下:
  试验一:小麦麸和大豆皮日粮及添加细胞壁降解酶对猪肠道微生物多样性和挥发性脂肪酸浓度的影响
  本试验旨在利用Illumina MiSeq高通量测序技术研究以小麦麸或大豆皮为单一纤维来源的日粮,以及添加细胞壁降解酶对猪回肠食糜和粪便微生物菌群多样性及挥发性脂肪酸浓度的影响。结果表明,两日粮组猪肠道微生物菌群的多样性无显著差异,但添加酶制剂显著提高各组猪回肠食糜微生物的多样性(P<0.01),粪便微生物的多样性也有上升趋势(P<0.10)。小麦麸日粮组猪肠道微生物菌群中Lactobacillus、Veillonella和Ruminococcaceae等的丰度显著高于(P<0.05)大豆皮日粮组,而菌群中Streptococcaceae、Peptostreptococcaceae、Lachnospiraceae、Treponema和Methanobrevibacter等的丰度则显著低于(P<0.05)后者。添加细胞壁降解酶可选择性地改变各日粮组猪肠道内Streptococcus、Enterococcus、Veillonella和Treponema等微生物的丰度。大豆皮日粮组猪回肠食糜和粪便中乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸的浓度均显著高于(P<0.01)小麦麸日粮组。除去粪便中乙酸的浓度外,添加酶制剂提高回肠食糜和粪便中上述各类挥发性脂肪酸的浓度(P<0.01)。
  试验二:西兰花茎叶粉和米糠日粮及添加细胞壁降解酶对猪肠道微生物多样性和挥发性脂肪酸浓度的影响
  本试验旨在利用Illumina MiSeq高通量测序技术研究以西兰花茎叶粉或米糠为单一纤维来源的日粮,以及添加细胞壁降解酶对猪回肠食糜和粪便微生物菌群多样性及挥发性脂肪酸浓度的影响。结果表明,西兰花日粮组猪回肠食糜微生物菌群的多样性显著高于米糠日粮组(P<0.05),且加酶后两日粮组猪菌群的多样性均显著提高(P<0.05)。西兰花日粮组猪肠道内纤维素降解菌Ruminococcus和Bacteroides、果胶降解菌Lachnospira和Peptostreptococcus等的丰度显著高于(P<0.05)米糠日粮组,而淀粉降解菌Lactobacillus以及阿拉伯木聚糖降解菌Eubacterium的丰度则显著低于(P<0.05)后者。添加酶制剂显著影响降解淀粉的相关菌属Lactobacillus、Veillonella和Megasphaera、果胶降解菌Lachnospira和Prevotella、木聚糖降解菌Eubacterium和纤维素降解茵Ruminococcus等的丰度。西兰花日粮组猪粪便中总挥发性脂肪酸的浓度显著高于米糠日粮组(P<0.05),且添加酶制剂显著提高(P<0.05)各日粮组猪肠道内挥发性脂肪酸的浓度。
  试验三:高通量测序和T-RFLP法用于分析猪肠道微生物菌群多样性的结果比较
  本试验采用试验二获得的回肠食糜和粪便样品同时利用末端限制性片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和Illumina MiSeq高通量测序两种分子生物学检测技术,比较两种方法所得猪肠道微生物菌群多样性、组成结构和菌属丰度的差异,验证其用于研究猪肠道微生物菌群结构时的适用性。结果表明,在整体趋势上,两种方法对于猪肠道微生物菌群多样性的检测结果基本一致,但高通量测序检测所得结果的微生物菌群多样性及物种丰富度均显著高于T-RFLP法。Illumina MiSeq测序能够较为全面且真实地反映猪肠道微生物茵群的组成结构,而T-RFLP分子指纹图谱技术仅能检测有限的肠道微生物优势种类,有低估微生物菌群多样性及高估相关物种丰度的可能。

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