王早一

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128）

豬的腸道內(nèi)含有眾多微生物，包括古細菌、真菌、細菌、原生動物菌等，它們在維持豬腸道穩(wěn)定和提供相應(yīng)保護屏障方面發(fā)揮著重要作用。微生物的數(shù)量對豬的消化、代謝和免疫功能產(chǎn)生影響。其中，細菌、古細菌和真核微生物是3 種主要微生物類型，在這些微生物中，數(shù)量最多的是乳酸菌等厭氧菌，約占99%以上，而需氧菌和兼性厭氧菌只占1%左右，主要是厭氧細菌。動物消化道微生物菌群組成存在區(qū)域性差異，多樣性和密度隨著消化道從胃到后腸逐漸增加。豬腸道中微生物的豐富度最高，特別是在盲腸內(nèi)微生物種類和含量最為豐富，大約由400～500 種微生物組成，微生物數(shù)量可以達到1 012～1 013 CFU/克。腸道微生物與豬的健康關(guān)系密切，因此，對腸道微生物的研究更有利于找到飼喂過程中出現(xiàn)的腸道疾病原因，但無法利用傳統(tǒng)方法分離獲取的腸道微生物高達80%。同時，腸道微生物的分布廣泛，不同部位的含氧量、pH 值和溫度不同都會影響菌群的分布。根據(jù)嚴格定義豬腸道中不可能存在核心微生物群，但研究發(fā)現(xiàn)真菌門和四磷酸擬桿菌門在所有胃腸道中占總rRNA 基因序列的85%，變形桿菌則是除此之外最常見的菌門。腸道微生物的作用不僅體現(xiàn)在消化吸收方面還體現(xiàn)在免疫、腦—腸軸系統(tǒng)并在各種疾病中發(fā)揮作用，在不同物種內(nèi)甚至可能成為病原體危害健康。豬的腸道微生物眾多且分布廣泛、作用繁多，目前很難進行統(tǒng)一概況。但腸道微生物影響著機體的眾多反應(yīng)與生長過程，探究其影響因素和作用進程對治療疾病、繁殖育種、生長發(fā)育等過程都具有重要意義。本文主要分析了日齡、飼料、菌型、品種和腸道不同部位等對豬腸道微生物的影響，為改善豬腸道微生物環(huán)境、預(yù)防控制相關(guān)疾病的發(fā)生提供新的解決思路。

1 不同日齡對腸道微生物的影響

豬在不同的發(fā)育階段，腸道中的優(yōu)勢菌群多為厚壁菌和擬桿菌，在豬腸道中的主要菌群更容易與自身免疫方向相互作用，而隨著年齡的增長和外部條件的變化，腸道中的關(guān)鍵菌群也隨之變化。仔豬腸道微生物十分復(fù)雜，其并非單純通過與環(huán)境相互作用而被定植，也通過了母乳等其他途徑定植于仔豬的腸道。Liu 等[1]通過對仔豬糞便的觀察發(fā)現(xiàn)其中微生物多樣性極高，出生時的優(yōu)勢菌門為擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria） 和梭桿菌門（Fusobacteria）4 種，盡管這些菌類的含量較低，但這些微生物可能充當菌種，在隨后的生長階段促進豬腸道微生物組的發(fā)育。其中斷奶前后仔豬胃腸道微生物的變化在其成長中占有主要地位。具體來說，在仔豬出生后第7 d，乳酸桿菌、埃希氏菌和擬桿菌是小腸中最豐富的類群，而普雷沃氏菌是占大腸微生物豐度的近50%。在仔豬產(chǎn)后第14 d，梭桿菌在小腸和大腸中的豐度均明顯增加。產(chǎn)后第21 d，普雷沃氏菌始終是大腸中的主要微生物，而乳酸桿菌、普雷沃氏菌和埃希氏菌是小腸中最豐富的物種。Jean-Pual 等[2]研究表明仔豬斷奶前后最易患腸道疾病，且仔豬胃腸道微生物要通過不斷適應(yīng)母乳及飼料的變化從單一簡單的不穩(wěn)定菌群變化為復(fù)雜穩(wěn)定的菌群。除此之外，乳酸菌與牛奶的消化密切相關(guān)，而乳酸菌的相對豐度在十二指腸和空腸中最高，并且在母乳喂養(yǎng)時保持相對較高，但斷奶期間其豐度急劇下降。Liu等[1]分析了豬8 個生長階段的胃腸道菌群變化，結(jié)果表明在出生到大約產(chǎn)后180 d 小腸中腸道微生物變化較為穩(wěn)定，而大腸的菌群變化最為明顯。在大腸中，腸道微生物組的多樣性從第1 d 增加到第35 d，從第35 d 增加到第180 d。且大腸腸道微生物組的多樣性在出生后的早期增加。

仔豬在斷奶期后的1～3 周，胃腸道微生物群落逐漸穩(wěn)定[3]。陳寶劍等[4]通過對不同生長階段豬的腸道微生物組成的分析發(fā)現(xiàn)，在斷奶后的2～3 周腸道微生物結(jié)構(gòu)基本形成，但在仔豬生長過程中其腸道微生物種類組成有些許變化，在斷奶后60～180 日齡中，3 個優(yōu)勢菌門里厚壁菌門（Firmicutes）的變化趨勢為先升后降、擬桿菌門（Bacteroides）的變化為先降后升、而螺旋體門（Spirochaetae）的所占比例則逐漸變大。成年后的豬，腸道微生物種類和數(shù)量都有顯著提升，但具體變化仍然取決于飼喂的方式、種類等因素。總體來說從仔豬到成年豬的過程中，豬腸道微生物的組成隨著年齡的增長一直處于動態(tài)變化狀態(tài)，且在不同的日齡都有其獨特性，這與微生物群落的功能穩(wěn)定性相一致。新生仔豬腸道微生物群落在各個腸道中是高度動態(tài)的，并對營養(yǎng)攝入量的變化做出反應(yīng)，且隨著年齡的增長，各優(yōu)勢菌門也有所增加，其微生物的種類也呈現(xiàn)多樣化的趨勢，顯示了日齡是影響豬腸道微生物的因素之一[5]。

2 不同飼料配方對腸道微生物的影響

飼料種類是影響豬胃腸道微生物菌群多樣性的最直接因素，尤其日糧纖維在最新研究中被定義為木質(zhì)素和多糖的總和的常用飼料之一，其對腸道微生物的影響較大。目前大多數(shù)養(yǎng)豬企業(yè)開始注重日糧纖維飼料對豬的影響，有研究發(fā)現(xiàn)，豬回腸食糜微生物菌群種類受日糧纖維來源和添加酶制劑之間交互作用的影響[6]。同時，日糧纖維對盲腸、空腸的微生物組成和結(jié)構(gòu)有顯著影響，隨著腸道中纖維的增加擬桿菌和乳酸菌的數(shù)量均會增加，而適當增加粗纖維還可以提高盲腸中微生物的多樣性。但由于日糧纖維對仔豬生長具有雙重性，因此，對于日糧纖維的用量還需要嚴格規(guī)定。此外，由于抗生素的濫用及殘留問題，聯(lián)合國已全面禁止在飼料中使用抗生素[7]。因此添加不同抗生素替代品的飼料添加劑開始被研究使用。

研究發(fā)現(xiàn)，當使用低蛋白日糧飼喂仔豬時，可有效減少仔豬的腹瀉。降低膳食蛋白質(zhì)含量（從20.00%降低到15.30%），可顯著改善結(jié)腸食糜和結(jié)腸黏膜的微生物菌群多樣性。腸道菌群的多樣性有利于減少有害菌的感染。其他研究還表明，低蛋白飼糧可以降低回腸、盲腸和結(jié)腸中的氨氮含量，有利于減少氮的排放，且對盲腸中的生物胺沒有明顯影響。Peng 等[8]研究表明，當日糧中蛋白含量降至15.3%會顯著提高結(jié)腸中菌群多樣性。但也有試驗發(fā)現(xiàn)當日糧中蛋白含量從20%降到14%時，仔豬空腸和結(jié)腸的微生物菌群并未受到較大影響，初步推測為仔豬腸道微生物還未完全成型，因此影響微弱。此外，丁立人等[9]使用高梁、米糠替代部分玉米，發(fā)現(xiàn)對豬腸道微生物的發(fā)育有促進作用，特別是利于乳酸桿菌和雙歧桿菌等有益菌的繁殖，可以有效提高豬的抗病能力。還有研究顯示添加大棗多糖可以有效抑制大腸桿菌繁殖，促進乳酸桿菌和雙歧桿菌的繁殖，進而使腸道的吸收能力提升。同時有研究表明中草藥添加劑可以替代抗生素并促進生長，飼喂添加了復(fù)合中草藥添加劑的飼料比添加抗生素飼料的豬生長更快且經(jīng)濟效益更高，這一試驗為替代抗生素的方法提供了新思路[10,11]。

除了營養(yǎng)物質(zhì)的添加，不同菌類的添加和發(fā)酵飼料的使用也對豬的胃腸道微生物有很大影響。馬敏等[12]研究添加三菌發(fā)酵秸稈飼料對豬的腸道微生物影響時發(fā)現(xiàn)，使用該飼料可使豬腸道環(huán)境酸化，更有利于有益菌的發(fā)育而抑制有害菌的生成，進而改善豬腸道環(huán)境促進其生長發(fā)育。發(fā)酵飼料有助于促進豬腸道健康和微生物穩(wěn)態(tài)，并可通過改善飼料調(diào)節(jié)宿主腸道微生物菌群。藍婧婷等[13]研究發(fā)現(xiàn)使用尾菜發(fā)酵飼料喂養(yǎng)，會使羊腸道代謝后產(chǎn)生乳酸進而減低了腸道內(nèi)的氧化還原電位和pH 值，使大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌的生長得以抑制，顯著降低了豬的腹瀉率并提高其生長性能。

飼料種類的不同會對豬胃腸道微生物產(chǎn)生影響，而飼喂模式的不同也會影響到其微生物的種類和數(shù)量。曹山川等[14]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂模式的改變可以在細菌門和屬的水平上顯著影響菌群豐度并影響胃腸道微生物的組成。還有研究發(fā)現(xiàn)多階段飼喂可以有效改善豬種消化效率且增加各類微生物的菌群豐度，并發(fā)現(xiàn)5 階段飼喂比3 階段飼喂更能提高空腸中抗氧化酶的含量，促進空腸組織的抗氧化能力[15]。

3 不同品種對腸道微生物的影響

對于豬不同品種間腸道微生物的差異，主要對國內(nèi)外不同豬種進行對比。調(diào)查顯示我國豬種繁育力高、抗逆性強，對于不同環(huán)境的變化有極高的適應(yīng)能力。而國外豬種生長速率快、瘦肉率高。楊麗娜等[16]通過檢測V6～V8 區(qū)16s rRNA 基因來分析國內(nèi)外不同豬種的腸道微生物。結(jié)果表明，國內(nèi)豬種抗逆性強、耐粗飼和抗病力都明顯強于國外豬種。原因在于國內(nèi)豬種體內(nèi)總菌、厚壁菌門和擬桿菌門都明顯高于或等于國外豬種。對于國外豬種來說，部分豬種，例如長白豬的結(jié)腸內(nèi)總菌、厚壁茵門和擬桿菌門數(shù)量均高于國內(nèi)的梅山豬，但梅山豬厚壁菌門比例高于長白豬，這一特性使其更適合粗纖維飼料，因為厚壁菌門是結(jié)腸中消化粗纖維的主要纖維降解菌。李江凌等[17]通過試驗探究了藏豬和長白豬腸道中4 種微生物菌群（大腸桿菌、乳酸桿菌、芽孢桿菌、梭狀桿菌）的多樣性，結(jié)果顯示藏豬的大腸桿菌、乳酸桿菌、梭狀桿菌均多于長白豬且30 日齡和60 日齡前后差異顯著。此外，對2 個豬種進行粗飼料飼喂后，藏豬腸道內(nèi)梭狀桿菌、芽孢桿菌數(shù)量顯著上升；長白豬腸道內(nèi)乳酸桿菌顯著增多，再次出現(xiàn)差異性。

不同品種豬的腸道優(yōu)勢菌群存在顯著差異，并且腸道微生物群落結(jié)構(gòu)與品種密切相關(guān)。Furi 等[18]研究表明，國內(nèi)外不同豬種在飼養(yǎng)條件相同的前提下，其生長速度和瘦肉率均不相同。如外三元雜交仔豬的生長速度和瘦肉率普遍高于我國地方豬種，因為外三元雜交豬的腸道中厚壁菌門含量較高，其中梭菌Ⅳ群和梭菌ⅩⅣ群中的部分菌種主要產(chǎn)生丁酸菌，丁酸可快速補充能量，通過更新中間細胞而刺激腸絨毛修復(fù)使仔豬的發(fā)育更平穩(wěn)。此外，厚壁菌門和擬桿菌門具有更好的碳水消化作用，能使國內(nèi)豬種對于營養(yǎng)的吸收效率高于國外豬種，進而生長發(fā)育的更為茁壯。

造成國內(nèi)外豬種胃腸道微生物差異的因素除了種類不同，環(huán)境因素也是主要原因之一。有研究顯示將豬種置于高溫環(huán)境中時豬的生長和發(fā)育受到影響，腸道微生物的種類和數(shù)量也發(fā)生巨大變化。因此，環(huán)境因素的作用對于部分豬種的胃腸道微生物影響十分顯著，以巴馬母豬和藍塘母豬為例，當生活環(huán)境相似時巴馬母豬與其他豬種的微生物種群相差較大，而藍塘母豬則與其他豬種無明顯差異[19]。良好的環(huán)境可以減少豬接觸病原菌，進而防止腸道微生物菌群遭到破壞，因此，在進行豬種間差異對胃腸道微生物的影響試驗時，應(yīng)注意避免因生長或飼喂環(huán)境不同而導(dǎo)致的誤差，以便更加精準的確定品種對腸道微生物的影響。

4 不同腸道部位的菌群特征及比較

由于豬腸道內(nèi)的蠕動程度、pH 值和含氧量不同，使得豬腸道不同部分的微生物組成也不同。例如，豬小腸中含氧量較高，主要為需氧和革蘭氏陽性菌，而豬大腸則以厭氧菌為主。劉丹等[20]研究發(fā)現(xiàn)，仔豬從3 月齡開始，它們的回腸、盲腸和結(jié)腸內(nèi)的菌群成分就已經(jīng)顯著不同。在回腸內(nèi)，厚壁菌門、變形菌門和厭氧桿菌是優(yōu)勢菌群，其中厭氧桿菌屬于最為豐富的一類細菌。盲腸和結(jié)腸中的微生物群落較為相似，主要包括厚壁菌和擬桿菌等，在消化碳水化合物方面表現(xiàn)更為突出。

Zhang 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，小腸中變形菌門比大腸中多，而大腸中擬桿菌多于小腸中的。此外，研究顯示腸腔微生物網(wǎng)絡(luò)的核心菌包括普雷沃氏菌科、瘤胃球菌科、毛螺菌科和韋榮球菌科。再通過分析回腸、盲腸和糞便中核心菌群，發(fā)現(xiàn)16 種菌的相對豐度僅在某個腸道部位排名前20，這表明同一種細菌在不同腸道部位相對豐度存在顯著差異。同時，對大約克豬的研究表明，消化道從上至下，腸道菌群的豐富度和多樣性呈逐漸增加的趨勢，在十二指腸至盲腸，擬桿菌門相對豐度呈現(xiàn)上升趨勢，而變形菌門在十二指腸、空腸和回腸中最為豐富。

5 小結(jié)

動物胃腸道中的微生物多種多樣且數(shù)量龐大，不僅影響著對物質(zhì)的消化吸收，還參與動物自身的代謝調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)。通過調(diào)整胃腸道中微生物菌群的比例，來調(diào)節(jié)動物的生長發(fā)育，進而提高其發(fā)育力和生產(chǎn)效能是未來研究胃腸道菌群的趨勢。此外，探究豬胃腸道不同部位、不同時期、不同品種的各種菌種組成和比例以及各類影響因素，可以更好地解決豬的生長、疾病、繁殖等方面的問題。影響豬胃腸道微生物的因素還有很多，未來仍需要更進一步探索和驗證。