动物肠道菌群研究对养殖业的重要性
动物肠道菌群在动物营养和健康方面具有极为重要的作用。动物出生之后,动物肠道可以在很短的时间内建立起一个相对稳定的菌群结构,这种相对稳定的平衡状态保证了其肠道的正常消化与吸收功能。更为重要的是,正常而稳定的菌群结构对肠道内壁黏膜提供了重要的保护屏障,有效地抑制了病原菌在消化道的定植,保证了动物的健康。
外部条件发生变化时,如食料出现重大改变,或抗生素的不当使用等,肠道菌群的结构平衡就可能发生改变,某些有害菌株或类群的相对或绝对数量出现增加,可能影响肠道的消化吸收功能,造成肉料比下降和日增重减少;或者降低动物的免疫力,易发疾病,最终给养殖户带来经济损失。以断奶仔猪为例,仔猪出生后数小时内肠道细菌开始定植,肠道菌群动态结构迅速建立;但在断奶前后,仔猪饮食结构的重大改变,造成肠道菌群结构明显变化,如菌群多样性增加,某些菌群减少甚至消失,另一些菌群则显著增加。断奶前后出现腹泻的仔猪,其肠道菌群的DNA分析可发现一些特异性条带。
通过饮食干预调节动物的肠道菌群,提高动物的消化吸收、免疫抗病能力是可行的。例如许多研究表明,酸化剂、益生菌、中药制剂、膳食纤维、低聚糖等都可能预防和减轻猪的腹泻,促进仔猪以及大中猪的健康生长。酸化剂和益生菌可抑制肠道病原菌的定植和生长、改善肠道菌群结构、提高动物免疫能力,起到保健乃至治疗作用。虽然它们已经广泛地应用于养猪业,但由于研究条件的限制,大多数相关研究主要集中在这些制剂对猪的生长性能影响方面,而对猪肠道菌群的分子微生态学、免疫能力提高的机理研究等方面则相对较少、不够深入,利用酸化剂或益生菌替代或部分替代抗生素尚难以稳定实现。一旦中国对畜禽用抗生素的使用更加严格,养殖业可能会通过大规模使用酸化剂或益生菌来替代抗生素(从长远来看则需要提高我国养殖管理总体水平来解决),届时,有关动物肠道微生态的基础研究将十分迫切。
总体而言,全球对动物肠道菌群的分子微生态学大数据尚未建立,基础与应用研究都不够透彻。肠道菌群研究的主要技术方法有生长性能对比、温度梯度凝胶电泳、变性梯度凝胶电泳、荧光原位杂交、实时定量PCR、末端限制性片段长度多态性、高通量测序等。其中高通量测序是研究肠道菌群比较前沿的方法,所能反映的数据量也远远大于其他方法,但目前其成本相对较高,且对生物信息分析能力要求较高,因此采用该法研究动物肠道菌群的文献还不多。中国作为全球养殖大国,未来国家、行业龙头应提高在这方面的科研投入,利用这些知识必能减少动物疾病的发生、提高饲料转化率、控制抗生素的不当使用,从而提高我国养殖业的总体水平。
(陈峰)
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