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第114期：母乳菌群与泌乳阶段的相关性研究

论文ID

原名：Lactation Stage-Dependency of the Sow Milk Microbiota

译名：母乳菌群与泌乳阶段的相关性研究

期刊：Frontiers in Microbiology

影响因子：4.235

发表时间：2018-05-11

1、摘要
母乳对于新生动物的初始发育至关重要，因为它不仅提供必需的营养素和多种生物活性化合物，而且还提供共生细菌。母乳菌群有助于新生动物“初始”肠道菌群的建立，并且在调节和影响新生动物健康方面也起着至关重要的作用。但是，人们尚未对母猪奶水中的相关菌群开展系统性研究。本文旨在研究使用高通量测序方法来表征泌乳期间母乳中细菌多样性和组成的变化。在八个不同的时间点的20头健康母猪中采集奶水样本（n = 160），并使用Illumina MiSeq平台通过16S rRNA测序分析微生物谱。结果显示，在初乳中，母乳菌群的组成和多样性发生了显著变化，但在过渡乳和常乳中则相对稳定。硬毛菌和变形杆菌是母猪奶水中最主要的门类菌。初乳中的两个最主要细菌属（棒杆菌和链球菌）的相对丰度，明显高于过渡乳和常乳样品，而其他四个最主要的细菌类群（乳杆菌，球菌科和线虫科中两个未分类的属以及梭菌科中一个非常规的属）在过渡乳和常乳中的相对丰度比初乳中的相对丰度更高。膜运输、氨基酸代谢和碳水化合物代谢是母猪奶水中最丰富的功能类别。基于主要属的微生物网络分析显示，母乳中Helcococcus的丰度与大多数其他属的丰度呈负相关。研究结果首次系统地表明，母乳菌群是一个动态的生态系统，其变化主要发生在初乳，并在整个哺乳期大体保持稳定。

2、实验设计

3、结果与分析
图1：整个泌乳期奶水微生物多样性的变化。A）由Chao指数确定的细菌α多样性。（B）由shannon指数确定的细菌α多样性。（C）由观察到的OTU指数确定的细菌α多样性。（D）基于Bray-Curtis的PCoA。（E）基于未加权Unifrac距离的PCoA。（F）基于加权Unifrac距离的PCoA。

图2：通过PCR和16S rRNA的焦磷酸测序推断出整个泌乳期母猪奶水样品（n = 130）中的细菌分类学组成。（A）奶水样品中门水平细菌组成的相对丰度。（B）奶水样品中属水平（≥总序列的0.5％）的主要细菌组成的相对丰度。

图3：整个泌乳期（n = 130）母猪奶水菌群的主要门（> 1％的总序列）和属（> 0.5％的总序列）发生转移。（A）硬毛菌，（B）剪毛虫，（C）放线菌，（D）拟杆菌属，（E）变形杆菌和（F）梭菌属。（G）整个泌乳期主要属的相对丰度的变化。
面板中的专色代表主要属的相对丰度。方框中的不同字母表示通过配对样本Wilcoxon秩和检验和FDR进行调整的组之间的显著差异。

图4：奶水样本中共存的主要属的网络（n = 130）。节点代表主要属，每个节点的大小与程度（连接数）成正比。边缘代表主要属之间的强相关性，并且显着正相关（红色）或负相关（绿色）。节点根据模块结构着色。

图5：奶水样品中元基因组功能预测（n = 130）。（A）母猪泌乳期间功能性细菌群落中KEGG代谢途径的变化。（B）使用功能途径的相对丰度，所有奶水样品中微生物功能多样性的PCoA。（C）整个泌乳期细菌微生物群的基因途径的比较。

图6：母猪奶水中细菌成分与营养成分之间的关系（n = 130）。该图显示了一个热图，其中已根据样品的成分分布对其进行了聚类。细菌属根据样品中的不足（红色）或过量代表（蓝色），以及蛋白质含量，脂肪含量和乳糖含量的比例进行颜色编码。

4、结论
本文利用16S rRNA焦磷酸测序系统地来表征在整个泌乳期获得的130个样品的母乳微生物组。哺乳期影响微生物的组成和多样性；泌乳早期的微生物群不同于哺乳中期和晚期的微生物群。母猪奶水中的微生物群主要由硬毛菌和变形杆菌和球菌科类群，链球菌，梭菌，乳杆菌，漆草科和棒杆菌组成。此外，还描述了母乳菌群的生物学功能，并确定了营养物质与优势细菌的相关性。研究结果为进一步探索母乳替代物和益生菌在日粮转变期间减少仔猪断奶压力奠定了基础。

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