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原名：The Dynamic Changes of Gut Microbiota during the Perinatal Period in Sows
译名：围产期母猪肠道菌群的动态变化
作者：Lan Sun 1,2,3,†, Yu Zhang 1,2,3,†, Wei Chen 1,2,3, Tian Lan 1,2,3, Yan Wang 1,2,3, Yinbao Wu 1,2,3 , Xindi Liao 1,2,3,* and Jiandui Mi 1,2,3,*
完成单位：1National Engineering Research Center for Breeding Swine Industry, College of Animal Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;
2 Ministry of Agriculture Key Laboratory of Tropical Agricultural Environment,
South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China
3 Guangdong Provincial Key Lab of Agro-Animal Genomics and Molecular Breeding and Key Lab of Chicken Genetics, Breeding and Reproduction, Ministry of Agriculture, Guangzhou 510642, China
* Correspondence: xdliao@scau.edu.cn (X.L.)，mijiandui@scau.edu.cn (J.M.)
期刊：animals
影响因子：2.323
发表时间：2020-11-30
导语：母猪的肠道菌群对宿主健康非常重要，在妊娠期间，潜在的益处也可能转移到仔猪身上。因此，需要系统研究母猪肠道菌群的变化，以阐明微生物的组成和功能。本试验通过收集12个时间点的母猪新鲜粪便，使用16S rRNA测序技术来研究母猪肠道菌群随时间的变化，旨在为不同围产期母猪肠道菌群提供重要信息。
1、摘要
母猪的肠道菌群对宿主健康非常重要，在妊娠期间，潜在的益处也可能转移到仔猪身上。因此，需要系统研究母猪肠道菌群的变化，以阐明微生物的组成和功能。本试验通过收集12个时间点的母猪新鲜粪便来研究妊娠期（G）第27、46、64、81、100和113天以及哺乳期（L）第3、5、7、10、14和21天母猪肠道菌群随时间的变化。结果显示，在整个围产期母猪肠道菌群发生了积极的变化，其微生物功能和丰度在产前和产后均不同。母猪产后的α-多样性高于产前的α-多样性，在这两个时期之间主要有38个属，其中产前期富集了甲烷短杆菌属，脱硫弧菌属，阿克曼菌属和杜氏杆菌属，而产后期则富集了真细菌、放线杆菌、古杆菌、丁酸杆菌、巨球藻、丁二酸杆菌、酸性氨基球菌和鲁美氏杆菌。在产前不同时间点进行的分析表明，第27天和第113天的微生物标志物比其他几天多。在第27天富集了拟杆菌目、拟杆菌纲和普氏杆菌属，而在第113天则富集了梭状芽胞杆菌和球菌科。另一方面，哺乳期第3天的母猪肠道富集了梭菌、球菌科、梭状芽孢杆菌和未分类的克里斯滕氏菌科。微生物KO功能在妊娠期第27天和哺乳期第3天也更加丰富。采用随机森林法（一种机器学习方法）确定了粪便中前五种重要的细菌属，分别是巨球藻、嗜单孢菌、毛状杆菌、连接杆菌和杆菌属，它们最重要的功能是促进精氨酸和脯氨酸代谢。研究结果为母猪的肠道菌群提供了重要的信息。
2、试验设计
3、结果与分析
图1：围产期微生物组生物多样性的变化。（A）由观察到的OTU指数确定的细菌α-多样性。（B）由Chao指数确定的细菌α-多样性。（C）由shannon指数确定的细菌α-多样性。（D）基于Bray-Curtis的所有样本的非度量多维标度（NMDS）。 （E）出生前样本基于Bray-Curtis的NMDS。（F）分娩后样本基于Bray-Curtis的NMDS。
图2：通过PCR和16S rRNA焦磷酸测序确定围产期母猪粪便中的细菌组成。（A）粪便样品在菌群水平上细菌组成的相对丰度。（B）粪便样品在属水平上细菌组成的相对丰度。
图3：母猪围产期的细菌组成不同。（A）产前和产后科水平上细菌组成的差异；（B）产前和产后属水平的细菌组成的差异；（C）产前不同时间点细菌组成的差异；（D）产后不同时间点细菌组成的差异。
图4：围产期细菌功能预测。（A）产前不同时间点细菌的功能差异；（二）产后不同时间点细菌的功能差异。
图5：通过机器学习算法随机森林识别重要细菌。（A）围产前期的29种细菌； （B）在不同时间点前29种细菌的分布。IncMSE意味着均方误差增加。
图6：机器学习方法随机森林确定的重要细菌功能。（A）围产前期25种细菌的功能；（B）不同时间点前25种细菌的功能分布。
4、结论
本研究表明，繁殖母猪的肠道菌群在产前和产后均发生了巨大变化。与围产期相比，母猪分娩后肠道菌群的α-多样性更高。产前和产后时期的不同时间点也与某些独特的细菌有关。该表型的预测和功能受产前和产后阶段以及不同时间点的影响，优势细菌的重要功能是促进精氨酸和脯氨酸代谢。因此，本文为产前和产后时期母猪肠道菌群的变化提供了系统的数据。
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