家禽肠道微生物多样性的影响因素

家禽肠道微生物多样性的影响因素

动物胃肠道有相对稳定的微生物群落。菌群的多样性能够保证肠道微生物区系平衡。胃中因有胃酸使微生物数量较少,十二指肠、空肠、回肠微生物数量相对较多,结肠、盲肠中微生物数量最多。微生物群落能够维持胃肠道环境相对稳定,促进营养物质消化吸收。本文就家禽肠道微生物菌群组成及其多样性的影响因素作一综述。1鸡囊中细菌群落及菌群结构家禽肠道菌群的建立具有明显的特点。刚出壳的雏鸡其肠道内无细菌,通过空气、饮用水和饲料等途径从外界环境中带入细菌。其中一部分细菌在肠道中定居,经过生长繁殖成为正常菌群,这种菌群在消化道中密度很高,占消化道细菌的绝大部分,主要由专性厌氧菌组成;一部分菌群暂时在动物肠道内生存,这部分细菌在消化道中的密度很低,主要由外籍菌群和环境菌群构成,以需氧和兼性厌氧菌为主;还有一部分细菌不能适应肠道环境或动物体不需要,则随粪便排出体外。研究表明:鸡嗉囊中的优势菌群主要是乳酸杆菌;空肠和直肠中的优势菌群是乳酸杆菌、双歧杆菌及拟杆菌,其次是消化球菌和弯曲杆菌;回肠内的优势菌群主要是乳酸杆菌;盲肠中细菌的种类和数量最多。家禽的大肠很短,食糜会很快进入盲肠,所以盲肠是微生物生存和活动的重要场所。倪学勤等(2008)采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究0~8周龄蛋鸡各肠段菌群的多样性,结果表明蛋鸡盲肠内细菌种类最丰富,且与其他肠段有很大差异。蛋鸡消化道前段微生物由简单(2周龄)到复杂(4周龄),再恢复简单(6周龄)到复杂(8周龄),最后趋于稳定的变化过程,而8周龄盲肠微生物的多样性与前6周相比差异不显著。李永洙和Cui(2011)采用PCR-DGGE技术测定鸡在生长发育中盲肠微生物的菌群结构,结果显示乳杆菌数量最高,双歧杆菌次之,肠球菌最低,乳杆菌和双歧杆菌的数量极显著高于其他菌种。Barnes和Impey(1970)研究指出,成年鸡盲肠内类杆菌、真杆菌、消化球菌和乳酸杆菌是优势菌群,其中双歧杆菌数量占绝对优势。Lu等(2003)利用保守序列16SrRNA的分子生物学方法研究发现,鸡盲肠中梭菌属约65%,为优势菌群;其次是梭杆菌属14%、乳酸杆菌群8%及拟杆菌属5%,各个菌种的比例大致保持平衡。何明清(1994)认为鸡盲肠最优势菌群为真杆菌、拟杆菌、消化链球菌及双歧杆菌,乳酸杆菌次之,大约108个/g,链球菌和肠杆菌约为107~108个/g,而产气荚膜梭菌、葡萄球菌和酵母菌数量少且不稳定。2影响鸟类和肠道菌群组成的因素2.1不同饲粮纤维对肉仔鸡肠道微生物群落的影响饲粮是影响肠道菌群组成的最大因素,如饲粮类型及饲粮粗纤维、碳水化合物、蛋白质等含量对肠道微生物菌群均产生影响。Torok等(2008)利用高通量测序法分析饲粮对肉仔鸡肠道菌群的影响,结果显示空肠和盲肠内微生物群落受饲粮影响比较大。饲粮谷物类型对肉仔鸡肠道微生物菌群的结构和多样性有一定的影响。田亚东等(2013)利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术测定了玉米、小麦、大米为单一淀粉源配制的等能等氮饲粮对肉仔鸡肠道微生物群落多样性的影响,发现十二指肠、空肠和回肠中优势菌群由限制性片段T-RF160、T-RF253、T-RF292代表,大米饲粮组T-RF253和T-RF292片段代表的菌群优势度与玉米饲粮组和小麦饲粮组相比稍低,大米饲粮组表现出微生物群落多样性程度高、优势种群少的趋势,盲肠中优势菌群结构和含量与小肠相比差异较大。肉仔鸡肠道微生物群落的复杂度、丰富度及多样性方面在不同饲粮组间均无显著差异,随着肠段向后推移,微生物群落复杂度、丰富度及多样性均呈现先上升后稳定的趋势,说明回肠和盲肠微生物物种比十二指肠和空肠更丰富多样,且在回肠后趋于稳定。Wang等(2007)利用PCR-DDGE和16SrDNA序列分析技术研究得出,饲喂整粒稻谷可以刺激猪肠道部分菌种生长,但对主要菌群结构没有影响。Gabriel等(2008)对肉鸡的研究发现,饲喂整粒小麦主要导致消化道前段肌胃和胰腺中菌群的变化,对小肠和大肠影响很小。胡平等(2010)研究不同形态玉米饲粮对鹅肠道微生物区系的影响,结果显示,整粒玉米饲粮会导致回肠细菌种类增加和空肠细菌种类下降,对十二指肠和盲肠菌群种类的影响不明显,可能食糜在十二指肠和盲肠中停留时间最短,所以对该肠段微生物菌群影响较小;而食糜在空肠、回肠中停留时间最长,所以在这两个肠段产生作用的时间最长,最终导致空肠和回肠的微生物区系变化较大;对直肠微生物影响处于两者之间。Awati(2005)研究指出,饲粮组成影响健康动物肠道菌群中优势菌种,其中饲粮纤维影响较大。战利(2012)利用PCR-DGGE技术分析得出,高水平饲粮纤维组和正常水平饲粮纤维组相比,肠道微生物多样性差异很大,相似性很小,很多在正常水平饲粮纤维组中为优势菌种,在高水平饲粮纤维组中却成了劣势菌种,甚至消失;相反在正常水平饲粮纤维组中为劣势菌种,在高水平饲粮纤维组中却成了优势菌种。刘蓓一(2012)研究不同纤维水平对扬州鹅肠道微生物的影响,结果发现不同纤维水平对鹅盲肠菌群起主要作用,且盲肠中微生物种类会随纤维水平的提高而增加。章学东等(2010)运用PCR-DGGE技术研究苜蓿草粉对蛋鸡肠道菌群的影响,发现饲粮中添加苜蓿草粉会导致蛋鸡肠道菌群结构及多样性发生变异。淀粉是饲料中碳水化合物的主要成分。戴求仲等(2010)研究指出,提高饲料直/支链淀粉比能够显著增加黄羽肉鸡后肠道中乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌等微生物的数量,大肠杆菌数会显著减少。究其原因,可能是饲粮直/支链淀粉比提高导致后肠道中可发酵碳水化合物增加,这些可发酵碳水化合物是后肠道微生物重要的能源物质,促进了有益微生物的生长,也对有害菌如大肠杆菌的生长产生竞争性抑制作用,从而使肠道菌群产生显著变化。李永洙(2012)研究指出,在低蛋白质饲粮中添加不同水平氨基酸可改善蛋鸡盲肠微生物菌群,当添加水平为110%、120%时,盲肠段优势细菌为乳杆菌、梭菌属细菌和普雷沃氏菌,并显著改善蛋鸡生产性能。2.2不同日龄鸡肠道微生物多样性日龄对肠道菌群组成影响很大,随着年龄的增长,家禽肠道微生物的种类和数量会改变。王欣和顾君华(2002)研究指出,刚出壳的雏鸡其肠道内没有细菌,出壳后1h在嗉囊、腺胃中发现有少量的梭菌和肠球菌;开食2d后,十二指肠内乳杆菌迅速增殖;7日龄时小肠内菌群已基本形成,小肠内优势菌群为兼性厌氧菌,如乳酸杆菌、链球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,专性厌氧菌只占总菌数的9%~39%,专性厌氧菌是盲肠内的主要菌群;程伶和韩文越(1995)发现13日龄时盲肠内开始出现双歧杆菌、拟杆菌、真细菌、消化球菌,并且不断增殖;25日龄时盲肠内菌群才能完成建立。何邵阳等(2000)发现雏鸡消化道内正常菌群完成定植需要30d左右。白秀娟等(2012)对不同日龄仔兔各个部位微生物多样性进行研究,结果发现仔兔各部位肠道微生物多样性随日龄的增长均有不同程度的变化,随着日龄增加十二指肠和盲肠内容物中的微生物多样性呈上升趋势,空肠和结肠内容物微生物多样性呈先上升后下降的趋势,而回肠内容物微生物多样性则呈现先下降后上升的趋势。菌群数量,总体变化不大,但菌群种类变化较大。利用分子生物学技术研究发现,肉鸡回肠和盲肠细菌组成在3日龄时无明显的差别,且大部分为乳酸杆菌;利用传统的微生物学技术发现除乳酸杆菌外还有大量的肠杆菌和肠球菌。可能盲肠内挥发性脂肪酸含量增加,导致3日龄肉鸡肠道内肠杆菌和肠球菌数量减少。从12日龄开始,厌氧菌总数为好氧菌10~15倍。2周龄时,盲肠内肠球菌数量、肠杆菌数量及挥发性脂肪酸浓度保持稳定状态。刘蓓一(2012)结合16SrDNA和PCR-DGGE技术比较2、4、6、8、10周龄鹅十二指肠、空肠、回肠和盲肠内容物菌群结构和多样性,结果显示,各肠段微生物在2周龄时多样性最丰富,在6周龄时鹅肓肠己经建立了相对稳定的微生物群落。家禽肠道微生物区系随着日龄的增长趋于稳定。2.3益生菌对肠道微生物的影响有益微生物可抑制其他有害菌在消化道内的生存,所以有益微生物能够维持机体正常的生理机能。但有益微生物的数量会由于某些原因而减少,导致病原菌不断生长繁殖,消化道菌群紊乱。益生菌作为一种优势菌能够增加有益菌群的数量,维持肠道菌群平衡,并且能够促进碳水化合物发酵使肠道内pH值降低,从而对病原菌的生长产生抑制作用。董晓丽(2013)研究益生菌对断奶仔猪肠道微生物的影响,发现益生菌对断奶前期仔猪的肠道微生物影响较大,在断奶后期益生菌对肠道微生物的作用减弱;益生菌对断奶仔猪肠道中大肠杆菌数量具有降低作用。Fonseca等(2010)研究益生菌对1日龄肉仔鸡回肠与盲肠内肠道菌群的影响,结果显示益生菌会降低肉仔鸡盲肠内大肠杆菌数量,从而使其肠道内病原菌数量减少。雷燕(2009)研究指出,益生菌能够影响20日龄肉鸡直肠中微生物的数量,提高乳酸杆菌含量,降低大肠杆菌含量。此外益生菌可以改善肠道菌群结构,提高肠道微生物多样性,具有稳定微生物区系作用。2.4肠道菌群的组成在相同环境、饲粮营养水平、日龄条件下,宿主微生物菌群会表现出不同的指纹图谱,说明宿主因素对肠道菌群组成影响很大。不同个体肠道菌群的分布、种类及数量均有差异。陈波等(2012)研究表明,影