动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 12: 7658 - 7668

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.653

研究论文

植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能、肠道功能和盲肠菌群的影响

  • 王琪 ,
  • 肖融 ,
  • 齐仁立 ,
  • 王敬 ,
  • 邱小宇 ,
  • 黄金秀 , *
展开
  • 重庆市畜牧科学院,生猪技术创新中心(重庆),重庆 402460
*黄金秀,研究员,E-mail:

王 琪(1984—),女,四川自贡人,副研究员,硕士,主要从事猪肠道微生物调控机制研究。E-mail:

Copy editor: 田艳明

收稿日期: 2024-05-27

  网络出版日期: 2024-12-12

基金资助

重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2022NSCQ-MSX0378)

重庆市技术创新与应用发展项目(21210)

国家生猪技术创新中心先导科技项目(NCTIP-XD/B04)

收起

Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on Growth Performance, Intestinal Function and Cecal Microbiota of Suckling Piglets

  • WANG Qi ,
  • XIAO Rong ,
  • QI Renli ,
  • WANG Jing ,
  • QIU Xiaoyu ,
  • HUANG Jinxiu , *
Expand
  • Center of Technology Innovation for Pig (Chongqing), Chongqing Academy of Animal Sciences, Chongqing 402460, China
*professor, E-mail:

Received date: 2024-05-27

  Online published: 2024-12-12

Fold

摘要

本试验旨在研究植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能、肠道功能和盲肠菌群的影响。选取12窝(每窝8头仔猪)健康的1日龄“长白×荣昌”哺乳仔猪(母猪胎次和预产期相近),随机分为4组,每组3窝仔猪。对照组(CON组)仔猪每日每头灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶液,植物乳杆菌组(LP组)、罗伊氏乳杆菌组(LR组)和联合添加组(PR组)仔猪每日每头分别灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶解的1.0×1010 CFU植物乳杆菌、1.0×1010 CFU罗伊氏乳杆菌以及1.0×1010 CFU植物乳杆菌+1.0×1010 CFU罗伊氏乳杆菌。仔猪由各自母猪哺乳,各组母猪饲喂相同的饲粮。试验期10 d。试验结束后,计算仔猪平均日增重和腹泻率。每组选取6头仔猪屠宰取样,测定肠道形态和紧密连接蛋白基因表达以及盲肠菌群。结果表明:1)与CON组相比,PR组仔猪末重和平均日增重显著提高(P<0.05),LP组、LR组和PR组腹泻率均显著降低(P<0.05)。2)与CON组相比,LP组、LR组和PR组仔猪回肠绒毛高度和绒隐比均显著提高(P<0.05)。3)与CON组相比,LP组仔猪空肠闭锁小带蛋白-1(ZO-1)和回肠封闭蛋白-1(claudin-1)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),LR组空肠闭合蛋白(occludin)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),PR组空肠occludin和claudin-1以及回肠occludin、claudin-1和ZO-1 mRNA相对表达量均显著提高(P<0.05)。4)与CON组相比,LP组、LR组和PR组仔猪盲肠菌群Ace指数和Chao1指数显著提高(P<0.05),盲肠拟杆菌属(Bacteroides)相对丰度显著降低(P<0.05),盲肠未分类普雷沃氏菌科(unclassified_Prevotellaceae)相对丰度显著提高(P<0.05);LP和PR组盲肠乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度显著提高(P<0.05)。由此可见,植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌能通过改善哺乳仔猪肠道形态,提高肠道紧密连接蛋白表达,调节肠道菌群结构,从而促进肠道健康,降低腹泻率,且两菌联合使用效果优于单一菌。

关键词： 乳杆菌; 哺乳仔猪; 生长性能; 肠道形态; 紧密连接蛋白; 肠道菌群

本文引用格式

王琪 , 肖融 , 齐仁立 , 王敬 , 邱小宇 , 黄金秀 . 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能、肠道功能和盲肠菌群的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(12) : 7658 -7668 . DOI: 10.12418/CJAN2024.653

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on growth performance, intestinal function and cecal microbiota of suckling piglets. Twelve litters (8 piglets per litter) of 1-day-old healthy “Landrace×Rongchang” suckling piglets (the parity and expected date of delivery of sows were similar) were randomly divided into 4 groups with 3 litters per group. Piglets in the control group (CON group) were fed 2 mL 0.1% peptone solution per head every day, and those in Lactobacillus plantarum group (LP group), Lactobacillus reuteri group (LR group) and combined supplementation group (PR group) were supplemented with 1.0×1010 CFU Lactobacillus plantarum, 1.0×1010 CFU Lactobacillus reuteri and 1.0×1010 CFU Lactobacillus plantarum+1.0×1010 CFU Lactobacillus reuteri dissolved in 2 mL 0.1% peptone solution per head every day, respectively. Piglets were suckled by their own sows, and sows in each group were fed the same diet. The experiment lasted for 10 days. After the experiment, the average daily gain and diarrhea rate of piglets were calculated. Six piglets from each group were slaughtered and sampled to determine intestinal morphology, tight junction protein gene expression and cecal microbiota. The results showed as follows: 1) compared with CON group, the final weight and average daily gain of piglets in PR group were significantly increased (P<0.05), and the diarrhea rate in LP, LR and PR groups was significantly decreased (P<0.05). 2) Compared with CON group, the villus height and ratio of villus height to crypt depth in ileum of piglets in LP, LR and PR groups were significantly increased (P<0.05). 3) Compared with CON group, the relative mRNA expression levels of zonula occludens-1 (ZO-1) in jejunum and claudin-1 in ileum of piglets in LP group were significantly increased (P<0.05), the occludin mRNA expression level in jejunum in LR group was significantly increased (P<0.05), and the mRNA expression levels of occludin and claudin-1 in jejunum as well as occludin, claudin-1 and ZO-1 in ileum in PR group were significantly increased (P<0.05). 4) Compared with CON group, the Ace index and Chao1 index in cecal microbiota of piglets in LP, LR and PR groups were significantly increased (P<0.05), the Bacteroides relative abundance in cecum was significantly decreased (P<0.05), and the unclassified_Prevotellaceae relative abundance in cecum was significantly increased (P<0.05); the Lactobacillus relative abundance in cecum in LP and PR groups was significantly increased (P<0.05). In conclusion, Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri can improve the intestinal morphology, increase intestinal tight junction protein expression, regulate intestinal microbiota structure of suckling piglets, thus promoting their intestine health and reducing diarrhea rate, and the combined effect of the two-strain probiotics is better than that of single-strain probiotics.

Key words： Lactobacillus; suckling piglets; growth performance; intestinal morphology; tight junction protein; intestinal microbiota

幼龄动物由于消化系统和免疫系统尚未发育成熟,在生长发育过程极易受到外界环境影响,引起肠道上皮损伤和肠道菌群紊乱,从而导致仔猪腹泻和生长性能下降等问题[1]。益生菌是一类天然存在的有益于宿主健康的微生物,可通过提高肠道免疫、减轻炎症反应、调节肠道菌群以及促进营养物质消化吸收等,改善动物肠道健康和促进生长发育,达到预防治疗疾病以及提高畜禽生产性能的目的[2⇓⇓-5]。植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)都属于乳杆菌科中的乳杆菌属(Lactobacillus),是动物胃肠道内重要的益生菌,具有抑制病原菌生长、调节肠道微生物菌群平衡以及增强机体免疫力等重要作用[6-7]。研究表明,断奶仔猪饲粮添加植物乳杆菌能显著增加肠道乳杆菌属数量和菌群多样性,从而提高仔猪生长性能和改善肠道健康[8-9]。饲粮添加罗伊氏乳杆菌可改善仔猪肠道形态,提高肠道屏障功能,缓解断奶应激引起的肠道损伤,显著提高仔猪平均日增重平均日增重(average daily gain,ADG)和降低腹泻率[10]。本试验通过饲粮单独或联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌,探究其对仔猪哺乳阶段生长性能、肠道功能和盲肠菌群的影响,以期在我国“饲料禁抗”全面实施的大背景下,为科学应用猪源益生菌和促进仔猪健康生产提供参考。

1 材料与方法

本试验经重庆市畜牧科学院实验动物伦理委员会批准,批准号:XKY-20220805。

1.1 试验材料

本试验中使用的植物乳杆菌299v和罗伊氏乳杆菌I5007由国家饲料工程技术研究中心提供。植物乳杆菌299v和罗伊氏乳杆菌I5007在MRS肉汤培养基中培养22 h,离心收集菌体,加入冻干保护剂(10%脱脂奶粉+5%海藻糖)后于-80 ℃保存,经冷冻干燥得到菌粉。

1.2 试验设计和饲粮

选取12窝(每窝8头仔猪)健康的1日龄“长白×荣昌”哺乳仔猪(母猪胎次和预产期相近),随机分为4组,每组3窝仔猪。对照组(CON组)仔猪每日每头灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶液,植物乳杆菌组(LP组)仔猪每日每头灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶液溶解的1.0×1010 CFU植物乳杆菌299v,罗伊氏乳杆菌组(LR组)仔猪每日每头灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶液溶解的1.0×1010 CFU罗伊氏乳杆菌I5007,联合添加组(PR组)仔猪每日每头灌喂2 mL 0.1%蛋白胨溶液溶解的1.0×1010 CFU 植物乳杆菌299v+1.0×1010 CFU罗伊氏乳杆菌I5007。仔猪由各自母猪哺乳,试验期10 d。
荣昌母猪饲喂相同的泌乳母猪配合饲料,营养水平参照《猪营养需要量》(GB/T 39235—2020)进行配制,基础饲粮组成及营养水平见表1。饲粮常规营养成分按照国家标准进行测定,其中,粗蛋白质、粗纤维、粗灰分、粗脂肪、钙和总磷含量分别参照GB/T 6432—2018、GB/T 6434—2022、GB/T 6438—2007、GB/T 6433—2006、GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018测定,氨基酸含量参照GB/T 18246—2019、GB/T 15399—2018和GB/T 15400—2018测定。
表1 泌乳母猪基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet for lactating sows (air-dry basis) %

原料Ingredients 含量Content 营养水平Nutrient levels3) 含量Content
玉米Corn 50.58 消化能DE/(MJ/kg) 13.98
豆粕Soybean meal (46% CP) 17.60 粗蛋白质CP 16.63
小麦麸Wheat bran 16.00 钙Ca 0.86
面粉Flour 5.00 总磷TP 0.73
膨化大豆Expanded soybean 5.00 有效磷AP 0.43
L-赖氨酸盐酸盐L-Lys·HCl 0.16 粗纤维CF 2.91
L-苏氨酸L-Thr 0.05 粗灰分Ash 7.61
大豆油Soybean oil 1.70 粗脂肪EE 6.11
石粉Limestone 1.11 赖氨酸Lys 1.04
磷酸氢钙CaHPO4 1.70 蛋氨酸Met 0.26
氯化胆碱Choline chloride 0.20 蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys 0.53
抗氧化剂Antioxidant 0.04 苏氨酸Thr 0.68
防霉剂Mould inhibitor 0.03 色氨酸Try 0.19
食盐NaCl 0.40
维生素预混料Vitamin premix1) 0.03
矿物质Mineral premix2) 0.40
合计Total 100.00

1)维生素预混料为每千克饲粮提供 The vitamin premix provided the following per kg of the diet:VA 7 200 IU,VD3 1 440 IU,25-羟基维生素D3 25-hydroxyvitamin D3 30 μg,VE 60 IU,VK3 2.88 mg,VB1 0.12 mg,VB2 4.32 mg,VB6 2.16 mg,VB12 15 μg,D-生物素 D-biotin 0.288 mg,D-泛酸 D-pantothenate 15 mg,叶酸 folic acid 2.4 mg,烟酰胺 nicotinamide 24 mg。

2)矿物质预混料为每千克饲粮提供 The mineral premix provided the following per kg of the diet:Fe (as ferrous sulfate) 80 mg,Zn (as zinc sulfate) 100 mg,Cu (as copper sulfate) 20 mg,Mn (as manganese sulfate) 30 mg,I (as potassium iodide) 0.5 mg,Se (as sodium selenite) 0.3 mg。

3)消化能和有效磷根据《中国饲料成分及营养价值表(2020年第31版)》计算而得,其他为实测值。DE and AP were calculated according to Tables of Feed Composition and Nutritive Values in China (31st edition, 2020), while the others were measured values.

1.3 样品采集

试验结束时,每组随机选择6头接近平均体重的仔猪进行安乐死,剪取十二指肠、空肠和回肠中段各2 cm左右的组织,用生理盐水洗净后放入4%多聚甲醛固定;剪取空肠和回肠各1段,用生理盐水冲洗干净,用载玻片刮取肠黏膜样品,在液氮速冻后保存于-80 ℃冰箱;迅速结扎取下盲肠,无菌条件下收集仔猪盲肠内容物样品于2 mL冻存管中,在液氮中迅速冷冻后置于-80 ℃保存。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能和腹泻率

在试验第1天和第10天分别对仔猪进行空腹称重,计算每组的平均日增重。记录每头仔猪的健康状况和腹泻次数,计算腹泻率:
腹泻率(%)=100×每重复全期腹泻总次数/(每重复头数×试验天数)。

1.4.2 肠道形态

将固定的十二指肠、空肠和回肠肠道组织样品经过冲水、脱水、透明和石蜡包埋等处理后,采用苏木精-伊红(HE)染色切片观察,每张切片测量10个完整的肠道绒毛高度及其伴生的隐窝深度,并计算绒隐比(绒毛高度/隐窝深度,V/C)。

1.4.3 肠道紧密连接蛋白基因表达

采用TRIzol试剂[宝生物工程(大连)有限公司]提取空肠和回肠黏膜组织总RNA。按照反转录试剂盒[翌圣生物科技(上海)股份有限公司]的说明书步骤获得cDNA,采用定量PCR试剂盒[翌圣生物科技(上海)股份有限公司]进行荧光定量PCR反应,反应体系为:1.0 μL cDNA模板,4 μL SYBR Premix Taq,上游和下游引物各0.4 μL,加ddH2O使总体积为10 μL。荧光定量PCR反应条件为:1)95 ℃变性30 s;2)95 ℃ 5 s、60 ℃ 30 s扩增,40个循环。所有的反应设置3个重复,数据结果通过2-△△Ct法进行相对定量的统计分析。引物合成由生工生物工程(上海)股份有限公司完成,内参基因为甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH),引物信息见表2。
表2 引物信息

Table 2 Primer information

基因
Genes		 引物序列
Primer sequences (5'—3')		 产物长度
Product size/bp		 登录号
Accession No.
封闭蛋白-1
Claudin-1		 F:AGAAGATGCGGATGGCTGTCATTG
R:ACCATACCATGCTGTGGCAACTAAG		 83 NM_001244539.1
闭合蛋白
Occludin		 F:GTAGTCGGGTTCGTTTCC
R:GACCTGATTGCCTAGAGTGT		 167 NM_001163647.2
闭锁小带蛋白-1
ZO-1		 F:CTCTTGGCTTGCTATTCG
R:AGTCTTCCCTGCTCTTGC		 256 NM_013993251.1
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
GAPDH		 F:GAAGGTCGGAGTGAACGGAT
R:CATGGGTAGAATCATACTGGAACA		 158 NM_001206359.1

1.4.4 盲肠菌群

提取盲肠内容物总DNA,送至北京百迈客生物科技有限公司进行16S rRNA测序。基于Illumina HiSeq平台,采用双末端测序方法,构建小片段文库进行测序。使用QIIME软件在97%的相似度水平下对高质量序列进行聚类,并获得操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),将OTU的代表序列与微生物参考数据库进行比对,得到每个OTU对应的物种分类信息,进而在门水平和属水平上统计各样品群落组成。通过alpha多样性分析统计Ace指数、Chao1指数、Shannon指数及Simpson指数,通过beta多样性分析物种多样性方面存在的差异大小,绘制主成分分析(PCA)图和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)图。

1.5 数据统计

试验数据经Excel 2021预处理后,采用SPSS 23.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并通过LSD法进行组间差异比较,试验结果以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能和腹泻率的影响

由表3可知,与CON组相比,PR组哺乳仔猪终末体重和平均日增重均显著提高(P<0.05),LP组和LR组末重和平均日增重均无显著差异(P>0.05);LP组、LR组和PR组腹泻率均显著降低(P<0.05),其中PR组仔猪试验期间无腹泻发生。
表3 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能和腹泻率的影响

Table 3 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on growth performance and diarrhea rate of suckling piglets

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON LP LR PR
初始体重Initial body weight/kg 1.05 1.11 1.09 1.20 0.06 0.839
终末体重Final body weight/kg 2.11b 2.52ab 2.18b 3.14a 0.15 0.028
平均日增重ADG/(g/d) 106.33b 140.67ab 109.00b 194.00a 13.97 0.047
腹泻率Diarrhea rate/% 2.76a 1.67b 1.87b 0.00c 0.66 <0.001

同行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05),无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different letter superscripts mean significant differences (P<0.05), while with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪肠道形态的影响

由表4可知,各组之间哺乳仔猪空肠和十二指肠肠道形态指标均无显著差异(P>0.05)。与CON组相比,LP组、LR组和PR组哺乳仔猪回肠绒毛高度和绒隐比均显著提高(P<0.05),且各试验组间上述指标无显著差异(P>0.05);各组间回肠隐窝深度无显著差异(P>0.05)。
表4 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪肠道形态的影响

Table 4 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on intestinal morphology of suckling piglets

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON LP LR PR
十二指肠Duodenum
绒毛高度Villus height/μm 512.35 617.65 653.06 628.90 32.68 0.450
隐窝深度Crypt depth/μm 222.28 194.05 211.42 245.02 9.48 0.328
绒隐比V/C 2.30 3.38 3.46 2.77 0.19 0.070
空肠Jejunum
绒毛高度Villus height/μm 429.91 605.34 603.54 568.64 45.09 0.525
隐窝深度Crypt depth/μm 104.81 103.69 114.45 126.38 5.29 0.432
绒隐比V/C 4.27 5.83 5.49 4.70 0.38 0.495
回肠Ileum
绒毛高度Villus height/μm 525.31b 850.52a 802.63a 743.32a 44.07 0.024
隐窝深度Crypt depth/μm 104.99 98.07 100.18 110.92 4.28 0.763
绒隐比V/C 5.19b 8.64a 8.14a 6.84a 0.56 0.019

2.3 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪肠道紧密连接蛋白基因表达的影响

如图1和图2所示,与CON组相比,LP组哺乳仔猪空肠闭锁小带蛋白-1(ZO-1)和回肠封闭蛋白-1(claudin-1)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),LR组空肠闭合蛋白(occludin)mRNA相对表达量显著提高(P<0.05),PR组空肠occludin和claudin-1以及回肠occludin、claudin-1和ZO-1 mRNA相对表达量均显著提高(P<0.05)。
图1 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪空肠紧密连接蛋白基因表达的影响

数据柱标注不同字母表示差异显著(P<0.05)。图2同。

Fig.1 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on jejunal tight junction protein gene expression of suckling piglets

Data columns marked with different letters indicated significant difference (P<0.05). The same as Fig.2.

图2 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪回肠紧密连接蛋白基因表达的影响

Fig.2 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on ileal tight junction protein gene expression of suckling piglets

2.4 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群的影响

2.4.1 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群多样性的影响

alpha多样性指数可以反映微生物的丰富度、多样性和稳定性,主要包括Shannon指数、Simpson指数、Chao1指数和Ace指数。由表5可知,与CON组相比,LP组、LR组和PR组哺乳仔猪盲肠菌群Ace指数和Chao1指数均显著提高(P<0.05);各组之间Shannon指数和Simpson指数无显著差异(P>0.05)。
表5 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群alpha多样性的影响

Table 5 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on alpha diversity of cecal microbiota of suckling piglets

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON LP LR PR
Ace指数Ace index 184.02b 227.83a 229.38a 234.16a 6.85 0.017
Chao1指数Chao1 index 184.88b 230.56a 231.77a 234.71a 6.94 0.017
Simpson指数Simpson index 0.90 0.86 0.93 0.88 0.01 0.315
Shannon指数Shannon index 4.63 4.55 5.18 4.47 0.12 0.125
beta多样性可以反映不同微生物样本之间的物种差异性。PCA结果如图3-A所示,各组间聚合度相对较差,但CON组与PR组分开度较好。PLS-DA结果如图3-B所示,CON组菌群聚类在第一和第四象限之间,PR组菌群聚类在第二象限,PR组菌群与CON组存在明显的分离。以上结果说明,联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌能够提高哺乳仔猪盲肠菌群多样性。
图3 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群beta多样性的影响

Fig.3 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on beta diversity of cecal microbiota of suckling piglets

2.4.2 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群结构的影响

由图4可知,各组仔猪盲肠菌群共有的OTU数量为135个,其中CON组特有的OTU数量为339个,LP组特有的OTU数量为353个,LR组特有的OTU数量为410个,PR组特有的OTU数量为455个。上述结果表明,PR组盲肠菌群特有的OTU最丰富,说明联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可以提高哺乳仔猪盲肠菌群丰富度。
图4 哺乳仔猪盲肠菌群OTU韦恩图

Fig.4 Venn diagram of OTU in cecal microbiota of suckling piglets

如图5所示,在门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria)是哺乳仔猪盲肠菌群最主要的菌门,占所有菌门的90%以上。表6列出了相对丰度前5的菌门,与CON组相比,LP组、LR组和PR组梭杆菌门(Fusobacteriota)相对丰度显著降低(P<0.05)。厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门以及脱硫杆菌门(Desulfobacterota)相对丰度在各组之间均无显著差异(P>0.05)。
图5 哺乳仔猪盲肠菌群在门水平上物种分布柱状图

Fig.5 Histogram of species distribution in cecal microbiota at phylum level of suckling piglets

表6 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群在门水平上相对丰度(前5)的影响

Table 6 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on relative abundance (top 5) of cecal microbiota of suckling piglets at phylum level %

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON LP LR PR
厚壁菌门Firmicutes 49.49 63.13 59.77 58.18 2.29 0.183
拟杆菌门Bacteroidota 36.50 27.66 29.95 34.63 1.78 0.233
变形菌门Proteobacteria 3.61 5.29 8.50 4.81 0.90 0.277
梭杆菌门Fusobacteriota 6.27a 0.43b 1.43b 0.72b 0.37 0.027
脱硫杆菌门Desulfobacterota 1.30 1.50 1.27 1.44 0.23 0.986
如图6所示,在属水平上,乳杆菌属、拟杆菌属(Bacteroides)、未分类普雷沃氏菌科(unclassified_Prevotellaceae)和芽孢杆菌属(Bacillus)是哺乳仔猪盲肠菌群最主要的菌属。表7列出了相对丰度前5的菌属,与CON组相比,LP组、LR组和PR组拟杆菌属相对丰度显著降低(P<0.05),未分类普雷沃氏菌科相对丰度显著提高(P<0.05);LP组和PR组乳杆菌属相对丰度显著提高(P<0.05)。芽孢杆菌属和放线杆菌属(Actinobacillus)相对丰度在各组之间均无显著差异(P>0.05)。
图6 哺乳仔猪盲肠菌群在属水平上物种分布柱状图

Fig.6 Histogram of species distribution in cecal microbiota at genus level of suckling piglets

表7 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪盲肠菌群在属水平上相对丰度(前5)的影响

Table 7 Effects of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus reuteri on relative abundance (top 5) of cecal microbiota of suckling piglet at genus level %

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON LP LR PR
乳杆菌属Lactobacillus 19.07b 40.56a 25.45ab 37.86a 2.85 0.009
拟杆菌属Bacteroides 24.08a 6.21bc 9.54bc 4.34c 1.22 0.001
芽孢杆菌属Bacillus 10.31 6.39 11.51 9.37 1.51 0.700
未分类普雷沃氏菌科
Unclassified_Prevotellaceae		 0.32c 9.37b 6.86b 19.88a 1.19 0.013
放线杆菌属Actinobacillus 1.67 3.02 2.55 3.20 0.69 0.809

3 讨论

3.1 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪生长性能的影响

世界卫生组织(WHO)对益生菌的定义为:当摄取适当数量后,对机体健康能发挥有益作用的活的微生物[5]。植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌都属于乳杆菌科中的乳杆菌属,是动物胃肠道内重要的益生菌。研究显示,饲粮添加植物乳杆菌或罗伊氏乳杆菌可提高仔猪平均日增重,降低腹泻率[11-12]。张飞等[13]研究发现,猪源植物乳杆菌LPZ可显著提高断奶仔猪平均日增重,降低腹泻指数和腹泻率。Yi等[14]研究发现,罗伊氏乳杆菌LR1可以显著提高断奶仔猪平均日增重。而Yang等[15]则研究发现,罗伊氏乳杆菌KT260178可显著提高哺乳仔猪平均日增重,降低发病率。Dell’Anno等[6]研究发现,饲粮联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对断奶仔猪平均日增重无显著影响,但能显著降低腹泻率,且单独添加植物乳杆菌的效果要优于其他组别。本试验发现,单独添加植物乳杆菌或罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪平均日增重均无显著影响,但能显著降低腹泻率,而联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌的效果要显著优于其他组别,本研究与前人的研究结果存在差异,这可能与试验动物日龄、菌株和添加时间等有关。

3.2 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪肠道功能的影响

动物肠道屏障是肠道发挥免疫作用的重要结构基础。研究表明,植物乳杆菌或罗伊氏乳杆菌可通过改善肠道形态结构和提高紧密连接蛋白的表达来维持肠道屏障功能。小肠绒毛是动物消化道的重要组成部分,通常用绒毛高度、隐窝深度和绒隐比来评估动物肠道的健康情况[16]。洪伟彬[11]研究表明,断奶仔猪饲粮添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌均能显著提高十二指肠绒毛高度以及十二指肠和回肠的绒隐比。Yi等[14]研究发现,罗伊氏乳杆菌LR1可以显著提高断奶仔猪回肠绒毛高度和绒隐比。此外,罗伊氏乳杆菌还能显著提高肉鸡回肠绒毛高度[17]。本试验发现,饲粮单独或联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌均能显著提高哺乳仔猪回肠绒毛高度和绒隐比,与前人的研究结果基本一致。紧密连接蛋白是肠道上皮细胞通透性的决定性因素,主要包括封闭蛋白(claudin)家族、occludin和闭锁小带蛋白(ZO)等[18-19]。研究表明,饲粮添加植物乳杆菌或罗伊氏乳杆菌可提高仔猪肠道紧密连接蛋白occludin和ZO-1基因表达水平[12,14,20]。此外,植物乳杆菌还可显著抑制产肠毒素大肠杆菌诱导的猪肠道上皮细胞IPEC-J2紧密连接蛋白表达的下降,维持细胞屏障的完整性[9]。本研究发现,饲粮单独或联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌,哺乳仔猪肠道紧密连接蛋白mRNA相对表达量有不同程度的提高,其中联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可以显著提高空肠和回肠occludin和claudin-1以及回肠ZO-1的mRNA相对表达量,表明联合添加对肠道屏障功能的改善效果要优于单独添加,这也说明植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可联合应用,通过协同作用促进仔猪肠道健康。

3.3 植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌对哺乳仔猪肠道菌群的影响

肠道菌群指的是动物肠道内的微生物,研究证实益生菌可通过改变肠道菌群组成,从而影响宿主肠道健康[21]。alpha多样性主要由Ace指数、Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数体现,可反映微生物菌群的丰富度、多样性和均匀度[22]。Geng等[23]研究发现,断奶仔猪每天灌喂1.0×1010 CFU植物乳杆菌可显著提高盲肠菌群Ace指数和Chao1指数,提高普雷沃氏菌属和脱硫弧菌属相对丰度。而He等[21]研究发现,植物乳杆菌对空肠和回肠菌群alpha多样性无显著影响,但能显著提高乳杆菌属、普雷沃氏菌属和链球菌属相对丰度。另一项研究表明,与抗生素相比,罗伊氏乳杆菌提高了空肠菌群Ace指数和Chao1指数,提高了盲肠和结肠密螺旋体属、脱硫弧菌属和副拟杆菌属相对丰度[24]。本研究发现,饲粮单独或联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌均能显著提高哺乳仔猪盲肠菌群Ace指数和Chao1指数,从而提高菌群多样性,这与前人的研究结果基本一致。本研究还发现,饲粮单独或联合添加添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可显著降低盲肠梭杆菌门相对丰度,梭杆菌属是梭杆菌门最主要的菌属,有报道证实梭杆菌属与机体结肠炎和结肠癌的发生有关[25-26]。此外,饲粮单独或联合添加植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可提高盲肠未分类普雷沃氏菌科和乳杆菌属相对丰度。普雷沃氏菌属和乳杆菌属是动物肠道内的核心菌属,具有调节机体免疫和抗氧化功能、促进营养物质消化吸收以及维持肠道屏障等作用[27⇓-29]。以上结果说明,植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌可通过提高盲肠菌群多样性,并提高有益菌属相对丰度,降低有害菌属相对丰度,改善仔猪肠道菌群结构。

4 结论

植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌通过改善哺乳仔猪肠道形态,提高肠道紧密连接蛋白表达,改善盲肠菌群多样性和丰富度,从而促进肠道健康,降低仔猪腹泻率。综合来看,两菌联合使用效果要优于单一菌。

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