科研 | 草鸡肉质好与菌群有关吗？来来来，分析一下大骨鸡的盲肠菌群
一、导读
鸡肠虽是“小肚”，但其消化能力不比体型更大的哺乳动物差，其能够消化很多复杂的食物，这与其肠道菌群不无关系。大骨鸡是辽宁省庄河市的散养鸡种，室外散养的鸡在肉质上比室内笼养的鸡拥有更多蛋白质，一般认为散养的鸡（俗称草鸡）比集约笼养的鸡好吃，肉质的不同与肠道菌群有关吗？不同饲养模式是否会影响大骨鸡的肠道菌群，这些并未得到充分研究。本文作者研究了散养和笼养两种饲养模式下大骨鸡盲肠菌群的组成及功能，为寻找可以应用于提高肉鸡产量的益生元和益生菌提供一些基础信息。
二、论文ID
原文：High-throughput sequencing technology to reveal the composition and function of cecal microbiota in Dagu chicken
译名：基于高通量测序技术分析大骨鸡盲肠菌群的组成及功能
期刊：BMC Microbiology
IF：2.644
发表时间：2016年11月4日
通讯作者：田玉民
通讯作者单位：锦州医科大学
三、试验设计
四、试验结果
1.OTU聚类及注释
所有样本总共获得1217个不同的OTU，其中12周室外（outdoor，OD）散养组（12-wOD）贡献（contribute to）1188个，12周室内（indoor，ID）笼养组（12-wID）贡献1089个，18周室外散养组（18-wOD）贡献1186个，18周室内笼养组（18-wID）贡献1158个。组内比较，12-wOD与18-wOD间OTU个数变化很小，而18-wID与12-wID之间，OUT个数随时间增幅很大，可能是因为OD组肠道菌群很早就建立了的原因。看韦恩图（图1），可知室外组（12-wOD和18-wOD）独有的OTU是40个（34+3+3），ID组是4个。这些能说明OD组菌群更具多样性吗？论据不够充分的话，再进行几个α多样性指数的分析。
图1 不同组共享OTU分析
由表1可以看到，12-wOD组的Chao、ACE指数明显大于（P<0.05）其他3组，但OD组的Simpson指数却低于ID组。上面的情况说明，12-wOD组的微生物种类更加多样（richness），而ID组比OD组的肠道菌群更加均匀（evenness）。
表1 多样性指数
注：Chao是判断群落物种丰富度（abundance）的指数，它的数值越大，表示物种种类越多；ACE指数是估算还有多少未被发现的物种，ACE值越大，样本的真实物种种类越多；Simpson指数综合考虑样本中物种的丰富度与均匀度（evenness），Simpson数值范围在0-1之间，当物种种类无限多（丰富度最高），并且每个物种数目都一致（均匀度最高）的时候，Simpson值为1，是最大值。
2.不同饲养模式下的大骨鸡体重及盲肠菌群组成不同
从表2中很容易看出，同一周龄的鸡的体重，室外散养组总比室内笼养组要轻。
表2 不同组大骨鸡体重比较
而在菌群组成方面，24个门（phylum）的细菌是所有24个样本（每个小组6个生物学重复，n=6）共同拥有的。从图2可知，拟杆菌门（Bacteroidetes）占比是最大的，紧随其后的是厚壁菌门（Firmicutes）及变形菌门（Proteobacteria）。
图2 门（phylum）水平盲肠菌群组成
注：a为12-w OD；b为12-w ID；c为18-w OD；d为18-w ID
经过倍比计算及T检验对小组间的菌门含量进行比较（表3），发现12周的两个小组间（12-w OD、12-w ID）有3个门的菌差异显著，18周两个小组间（18-w OD、18-w ID）显著差异多达5个（P<0.05）。还有螺旋体门（Spirochaetes），在ID组变化明显，由12-w OD组的5.73%减少为18-w OD组的1.4%。但在OD组变化甚微（3.60% vs 3.05%）。在12周的两个小组中，拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）及变形菌门（Proteobacteria）—BFP，这3门菌在OD和ID组中加和占比分别为83% vs 53%，仅拟杆菌门（Bacteroidetes）1门细菌的话其占比为51.57% vs 26.7% ；而在18周的两个小组中，这一数值为84.9% vs 60.5%，53.66% vs 35%。
表3 各组间门水平数量比较
NMDS（非度量多维尺度法，类似于PCA、PCoA分析）分析（图3），表明OD组与ID组菌群组成不同, OD组聚在一起，而ID组聚在一起。
图3 非度量多维尺度法分析
另外，从表4中相关关系分析中的数值可以看到，12-w OD与12-w ID的菌群是显著不同的（0.5729），而18-w OD与18-w ID却是相似的（0.9626），以上的结果有力的证明了笼养大骨鸡与散养大骨鸡盲肠菌群是不同的，而在12周龄时尤为突出。
表4 各组属水平细菌相对丰度相关分析
3.菌群功能分析
鸡盲肠菌群的组成存在差异，那么菌群功能是否存在差异。基于16s rDNA预测菌群功能的PICRUSt（Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States）是基于重建不可见状态研究群落的系统发育。图4可以看出，在KEGG水平2层面上，OD组肠道菌群具有更强的代谢氨基酸的能力；在KEGG水平3层面上，12-w OD组比12-w ID组的肠道菌群具有更强的合成脯氨酸、组氨酸、丝氨酸等氨基酸以及氨基糖、核糖、转录、DNA复制的能力等。
图4 KEGG 第2水平的菌群功能预测
五、研究结论
散养及笼养两种不同饲养方式下的大骨鸡其盲肠菌群组成不同，笼养组拟杆菌门含量相对较低，但与散养组比拥有更大拟杆菌门/厚壁菌门比（Firmicutes/Bacteroidetes）；散养组菌群在功能上拥有更多涉及氨基酸及糖类代谢的通路。
六、点评
宿主肠道菌群会受到很多因素影响，包括宿主本身的遗传、生理等内源因素，同时也受到诸如饮食、抗生素等药物摄入的外源因素影响，还包括宿主所处的地理环境。本研究阐述了不同饲养模式下大骨鸡盲肠菌群的不同，为进一步地对鸡盲肠菌群的研究提供一些参考。但其所研究的问题影响力不大，样本量少，内容不具开创性。
本文由微生太群友朱见深编译，殷继忠、江舜尧编辑。