不同性别鸡肠道菌群差异的比较研究
养鸡生产中，具有相同遗传背景的公鸡和母鸡生长性能存在显著差异。近年来研究发现，肠道微生物在机体生长发育、新陈代谢、免疫及某些疾病过程中发挥着不可或缺的作用。然而，目前有关不同性别鸡肠道菌群差异以及与生长性能相关性的研究还鲜有报道。因此，本项目拟在前期构建的吐鲁番斗鸡和来航鸡杂交后代生长性状群体基础上，通过微生物16s rRNA基因测序，研究不同性别鸡十二指肠、空肠、回肠和盲肠内容物中菌群差异，并进行性状关联分析，为临床上益生菌的筛选提供理论依据。主要研究工作和结果如下: 1.不同性别鸡生长性能相关指标检测结果 对不同周龄鸡分别进行称重，统计结果显示，从第3周开始，公鸡体重极显著高于母鸡(p＜0.0001)。7周龄时随机选取公鸡和母鸡各5只称重后解剖取材，公鸡与母鸡体重差异极其显著(p＜0.0001)，公鸡胸肌和腿肌重量显著高于母鸡(p＜0.05)。HE染色结果显示，公鸡胸肌肌纤维数量显著高于母鸡(p＜0.05)，腿肌肌纤维数量极显著高于母鸡(p＜0.001);公鸡十二指肠和盲肠的长度显著大于母鸡(p＜0.05)，十二指肠中绒毛/隐窝比值显著高于母鸡(p＜0.05)。以上研究结果表明，公鸡和母鸡生长性能存在显著差异。 2.不同性别鸡肠道内容物中菌群多样性分析 采用微生物16S rRNA基因测序技术，检测不同性别鸡十二指肠、空肠、回肠和盲肠内容物中菌群丰度和多样性。α多样性分析结果显示，公鸡空肠菌群多样性低于母鸡，在十二指肠、回肠和盲肠中多样性高于母鸡;同时，公鸡十二指肠和空肠菌群丰度低于母鸡，在回肠和盲肠中丰度高于母鸡。β多样性分析结果显示，同组内菌群离散较小，而公鸡与母鸡之间菌群离散较大。以上研究结果表明，公鸡和母鸡肠道菌群多样性存在差异。 3.不同性别鸡肠道内容物中丰度菌群和差异菌群分析 比较分析不同肠段内容物中菌群组成发现，在门水平，厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为公母鸡小肠中共有的优势菌门。其中，在十二指肠、空肠和回肠中，公鸡厚壁菌门比例高于母鸡，变形菌门比例低于母鸡。在盲肠内，厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门(Bacteroides)丰度较高，其中公鸡厚壁菌门丰度低于母鸡，变形菌门和拟杆菌门丰度高于母鸡。在属水平，乳酸杆菌属(Lactobacillus)、不动细菌属(Acinetobacter)、拟杆菌属(Bacteroides)、Candidatus_Arthromitus、反刍球菌属([Ruminococcus])，苍白杆菌属(Ochrobactrum)、颤螺菌属(Oscillospira)、Sphingomonas、Faecalibacterium、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、肠球菌属(Enterococcus)、Cupriavidus、梭菌属(Fusobacterium)等为优势菌属。线性判别分析效应量(Linear discriminant analysis effect size，LEfSe)分析显示，十二指肠中的Enterobacteriales、肠杆菌属(Enterobacteriaceae)、OD1、ZB2、Sphingobacteriia、Sphingobacteriales和蓝藻菌(Cyanobacteria);空肠中的Collinsella、Aminobacter;回肠中的罗思氏菌属(Rothia)、Enterobacteriales、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、Bifidobacteriales、肠杆菌属(Enterobacteriaceae)、Collinsella、Slackia、Eubacterium、Bifidobacteriaceae和盲肠中的拟杆菌属(Bacteroides)、拟杆菌(Bacteroidaceae)、巨单胞菌属(Megamonas)在公鸡中丰度显著高于母鸡(p＜0.05)。在十二指肠中ε变形菌(Epsilonproteobacteria)、螺杆菌(Helicobacteraceae)、弯曲杆菌属(Campylobacterales)的丰度母鸡显著高于公鸡(p＜0.05)。 4.不同性别鸡肠道内容物中菌群功能预测分析 为了探究肠道菌群的功能，进行PICRUST功能预测。结果显示，在十二指肠、回肠和盲肠中公鸡和母鸡的肠道菌群功能存在差异。公鸡十二指肠内容物菌群主要参与机体的朊病毒病，公鸡回肠内容物中菌群主要参与机体的果糖和甘露糖代谢、碳水化合物代谢、淀粉和蔗糖代谢、转录因子，公鸡盲肠内容物中菌群主要参与机体的蛋白质消化吸收、脂肪细胞因子信号通路、鞘糖脂生物合成-神经节系列、Ⅰ型糖尿病、其他聚糖降解、D-精氨酸与D-鸟氨酸代谢、异喹啉生物碱生物合成、“莨菪烷类，哌啶和吡啶生物碱生物合成、PPAR信号通路、维生素B6代谢、黏多糖降解、前列腺癌、烟酸和烟酰胺代谢和过氧化物酶体等代谢通路;而母鸡十二指肠内容物菌群主要参与机体中氨基酸相关酶、叶酸碳库、分子伴侣和折叠催化剂及蛋白质翻译等代谢通路，母鸡回肠内容物中菌群主要参与机体中氧化磷酸化、细菌运动蛋白、阿特拉津降解和分泌系统等代谢通路，母鸡盲肠内容物中菌群主要参与机体中甘油磷脂代谢和转运等通路。以上研究结果提示，公鸡和母鸡肠道菌群在糖代谢和脂肪代谢中存在差异。 5.不同性别鸡肠道菌群与糖代谢的相关性研究 为了验证公母鸡肠道菌群在糖代谢中的差异，采用q-PCR技术和免疫组织化学技术比较研究了糖代谢相关基因在公母鸡肝、胸肌和盲肠中的表达水平。q-PCR研究结果显示，葡萄糖转运蛋白(Glucose transporter2，GLUT-2)在公鸡胸肌、肝和盲肠内表达量高于母鸡。钠-葡萄糖协同转运蛋白(sodium-dependent glucose transporters1，SGLT-1)在公鸡肝中极显著高于母鸡(p＜0.01)。异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase3，IDH3A）在公鸡胸肌、肝和盲肠中表达量高于母鸡并在盲肠中显著高于母鸡(p＜0.05)。柠檬酸合酶（Citrate synthase，CS）在公鸡胸肌、肝和盲肠中表达量高于母鸡。糖原合成酶(glycogen synthase2，GYS2)在公鸡胸肌和盲肠中表达量高于母鸡，在肝中表达量显著低于母鸡(p＜0.05)。糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase L，PYGL）在公鸡胸肌、肝和盲肠中表达量高于母鸡且在盲肠中极显著高于母鸡(p＜0.01)。免疫组化结果显示，SGLT-1蛋白主要在肝细胞膜和肠黏膜固有层中表达，在公鸡肝中的表达量极显著高于母鸡(p＜0.01)。采用spearman分析对盲肠内容物中优势菌群和糖代谢相关基因表达进行相关性分析，结果表明，公鸡盲肠中丰度较高的Bacteroides、Megamona和Lactobacillus与机体糖代谢、肌肉和个体生长发育呈显著正相关(p＜0.05)，Faecalibacterium与盲肠长度和肌肉发育呈显著正相关(p＜0.05)。 6.不同性别鸡肠道菌群与脂肪代谢的相关性研究 为了验证公母鸡肠道菌群在脂肪代谢中的差异，采用q-PCR技术和免疫组织化学技术比较研究了脂肪代谢相关基因在公母鸡肝、胸肌和盲肠中的表达水平。q-PCR研究结果显示，脂肪酸合成酶（Fatty acid synthase，FAS）在公鸡肝中的表达量极显著高于母鸡(p＜0.01)，盲肠中的表达量显著高于母鸡(p＜0.05)。脂肪酸合成关键酶乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase，ACC)在公鸡盲肠中的表达量极显著高于母鸡(p＜0.01)。脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase，LPL)在公鸡胸肌、肝和盲肠中表达量高于母鸡。超低密度脂蛋白(very low density lipoprotein receptor，VLDL)在公鸡胸肌和盲肠中表达量高于母鸡，在公鸡肝中显著低于母鸡(p＜0.05)。免疫组化结果显示，VLDL蛋白主要在肝细胞核和肠绒毛固有层细胞的细胞膜中表达，与q-PCR结果一致。采用spearman分析对盲肠内容物中优势菌群和脂肪代谢相关基因表达进行相关性分析。结果显示，母鸡盲肠中丰度较高的Enterococcus和胸肌中ACC呈显著正相关(P＜0.05)，Ruminococcaceae和胸肌中LPL显著负相关及肝中VLDL呈显著正相关(P＜0.05)。 综合以上结果表明，不同性别鸡生长性能存在显著差异，肠道内容物中菌群组成差异明显，公鸡盲肠中丰度较高的Bacteroides，Megamona，Lactobacillus在糖代谢和肌肉发育过程中扮演重要角色;母鸡盲肠中丰度较高的Enterococcus，Ruminococcaceae与机体脂肪代谢相关。
鸡;性别差异;肠道菌群;脂肪代谢;糖代谢;生长性能
华中农业大学
硕士
基础兽医学
刘华珍
2019
中文
S831.1
2019-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）