秸秆型饲粮纤维对仔猪营养代谢及肠道微生物区系的影响

Because of the abundant resource of straw celluloses and the regulation of dietary fiber (DF) on gut health for animal, it is necessary that straw is used in the preparation of straw dietary fiber (SDF), which provides nutrition and regulates intestinal health for animal by converting cellulose to sugars and regulating cellulose content. In this study, SDF will be produced by the previous processing technology, and the effects of different SDF on the nutritional metabolism, proteome change and gut microbiota in piglet will be analysed using metabolomics, proteomics and microbial metagenomics. Through revealing the metabolic mechanism of SDF, DF will have important social and economic significance in the application of straw resources and preparation of piglet diets.

由于丰富的秸秆纤维素资源及饲粮纤维对动物肠道健康的调控作用，因此利用秸秆制备动物膳食纤维，实现秸秆纤维素转化糖的同时合理调控纤维素的含量，使秸秆型饲粮纤维赋予营养功效和调控动物肠道健康的作用是很有必要的。本研究通过已拥有的秸秆处理工艺制备不同秸秆型饲粮纤维，利用营养代谢组学、蛋白质组学和微生物的宏基因组学，系统分析不同秸秆型饲料纤维对仔猪体内营养物质代谢、蛋白质组变化及肠道微生物的影响，从而揭示秸秆型饲料纤维对仔猪的营养代谢和维护肠道健康的作用机制，这对秸秆资源的开发及在仔猪生产中应用具有重要的社会和经济意义。

秸秆世界上一种丰富的可再生资源，含有大量的纤维素，可开发成不同类型饲粮纤维实现秸秆的有效利用。本项目通过理化预处理和酶解调控将秸秆制备成三种秸秆型饲粮纤维，并研究其对仔猪生长性能，肠道微生态平衡，营养代谢及肠道基因调控的影响，以揭示其作用机制。本结果显示添加8%低糖高纤维秸秆、中糖中纤维秸秆和高糖低纤维秸秆对仔猪生长性能无显著影响，但显著降低了粗蛋白、钙、磷和能量的消化率、粪便中的挥发性脂肪酸的含量和血清中总胆固醇。高糖低纤维秸秆饲料纤维显著提高血清中葡萄糖。8%低糖高纤维秸秆有增加仔猪腹泻的风险。选择对照组和中糖中纤维秸秆组进行屠宰，结果表明，中糖中纤维秸秆对仔猪脏器的发育无影响，增加空肠、结肠绒毛高度，绒隐比，显著提高了空肠组织中紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-1的基因表达，并显著降低了葡萄糖转运蛋白GLUT2和葡萄糖协同转运蛋白SGLT1的基因表达。 通过对仔猪空肠、盲肠、结肠和粪便微生物组成分析，结果表明中糖中纤维秸秆组的微生物丰富度和多样性方面要优于对照组。从门水平上分析，添加中糖中纤维型秸显著提高盲肠厚壁菌门、放线菌门、变形菌门、软壁菌门、杆门菌、广古菌门丰度，显著降低了拟杆菌门丰度。三种秸秆型饲粮纤维组粪便中拟杆菌门丰度显著降低，放线菌门丰度显著提高。从属水平分析，中糖中纤维秸秆组盲肠和高糖低纤维秸秆组粪便中Lactobacillus丰度显著提高。对照组盲肠、结肠和粪便中Streptococcus丰度显著提高。通过血清代谢组学分析，与基础日粮对比，添加不同类型秸秆饲粮纤维改变了血清中的代谢产物，尤其是高糖低纤维型秸秆。通过结肠转录组学分析，中糖中纤维组与基础日粮相比有473种差异基因。并对差异代谢产物代谢通路和差异基因通路进行分析。该研究为秸秆在畜禽生产中的应用提供依据。