行业资讯猪的胖瘦，菌群决定肠道微生

肠道菌群是一个复杂的生态系统，和宿主生物紧密相连，促成宿主的稳态和健康。近来的研究已通过网络分析方法有效揭示几种微生物生态系统结构，验证群落结构功能的非随机性及系统发育、环境因素在共生模式中所起的决定作用。猪是人类消费肉制品的主要来源，也是重要的生物医学模型。了解肠道生态与产量性状之间的关系为通过菌群改造技术推动畜牧业发展提供理论基础。

主题秀

的生态系统结构

揭示一个与生长性状相关

猪肠道菌群的系统发育网络分析

Phylogeneticnetworkanalysisappliedtopiggutmicrobiotaidentifiesanecosystemstructurelinkedwithgrowthtraits

材料方法

对头60日龄健康仔猪的肠道菌群进行聚类，并结合体重和平均日增重等产量性状进行比较分析。

结果

1.微生物组成和功能预测

头60日龄仔猪的肠道菌群中共检测到个分类操作单元（OTU）和44个属，优势菌门分别是拟杆菌和厚壁菌，最丰富的属是普氏菌和罗氏菌属。功能预测得到个KEGG直系同源组（KOs）与肠道菌群功能相关，例如，碳水化合物和能量代谢、氨基酸、脂肪和维生素的代谢、DNA复制和修复等。

2.相互作用网络

SPCIT–属水平网络分析共识别得到35个节点和个相互作用（图1a)。还原后的spcit–OTU网络共识别得到69个节点和种相互作用（图1b）。SPCIT–属水平网络分析共识别得到35个节点和个相互作用（图1a)。还原后的spcit–OTU网络共识别得到69个节点和种相互作用（图1b）。该spcit–属、spcit–OTU网络中菌群的相互作用都与人肠道菌群类似。

图1.58头60日龄猪肠道菌群相互作用的网络分析

a.猪肠道菌群SPCIT–属水平网络分析（节点大小与物种丰富度成正比；节点颜色对应门的分类；边缘颜色表示正（绿色）和负（红色）相关；边缘越厚代表越相关）；b.OTU水平网络分析（高可信度的互作，绝对稀疏相关?0.35）

3.个体聚类、菌群功能与宿主表型间的关联

对仔猪肠道菌群进行聚类分析，得到两种聚类表型（图2a）。两种聚类表型的优势菌分别是球菌/梅毒螺旋体（PEA），或普雷沃菌属/光岗菌属（PEB）（图2b）。聚类分配不受性别、生产批量或核心品种等因素的影响，PEA聚类的物种α-多样性和丰度多样性明显高于PEB聚类（图2c）。两种聚类表型中共鉴定到个Kos存在丰富差异（DA）（对应种不同的酶）。这些DA酶中的9.7%与CAZy数据库相匹配，96.7%在PEB中更丰富。此外，统计分析发现表型聚类分配在断奶后对体重和平均日增重（ADG）有显著的效果。PEB聚类表型的仔猪比PEA表型仔猪平均重g，并有17.9g的额外ADG。而断奶期并没有这种差异。

图2头60日龄仔猪肠道核心菌群的聚类分布

a．样本表型性状分配；b.每种表型的两种优势菌群丰度（蓝色代表PEA聚类；红色代表PEB聚类）；c.猪表型组相应的α、β-多样性和丰富度的平均值

网络的拓扑性质研究为经典聚类分析提供有价值的补充信息。基于网络中心性和聚类差异丰富的分析，结果发现Prevotella是PEB组的优势菌，Treponema（而Ruminococcus）是PEA组的优势菌。PEA聚类中，大多数丰富的差异Kos参与丁酸氮和氨基酸（如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）代谢。PEB聚类中，显著富集的KOs附属碳水化合物代谢相关通路。这些与CAZy数据库比对上的96.9%的DA酶，在PEB聚类中丰度显著高于PEA。

Prevotella可降解植物细胞壁的膳食纤维，产生大量的短链脂肪酸(SCFAs)，供宿主吸收。生长猪饲料含有植物多糖，PEB仔猪肠道菌群中因含有显著丰富的Prevotella，可通过分解植物多糖产生大量的SCFAs，形成较PEA仔猪明显的额外体重和平均日增重。

小结

Prevotella是PEB聚类群的优势菌，Treponema（而非Ruminococcus）是PEA聚类群的优势菌；PEB仔猪体重和平均日增重较PEA高的原因是PEB仔猪肠道菌群中因含有显著丰富的Prevotella。

亮点

1．本文首次研究了猪肠道菌群的相互作用，并利用聚类分析进行比较，构建了两个在属层面上的相互作用网；

2、揭示人和猪之间，生态群落的相互作用和功能构架有一定保守性。

（本文来源：金锐生物）

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