益生菌对宿主肠道菌群物种多样性影响的研究已被广泛报道，然而益生菌与宿主肠道菌群的相互作用机制一直是困扰该领域研究人员的核心问题。益生菌Lactobacillus casei Zhang 于2001年分离自内蒙古锡林郭勒草原自然发酵酸马奶中，经过近15年的广泛基础研究表明该菌株具有优良的益生特性。为了进一步探索益生菌Lactobacillus casei Zhang 与宿主肠道菌群的相互作用机制，本研究采用宏基因组学与宏转录组学相结合的技术对6名志愿者在口服该益生菌(4x1010 CFU/ 天)不同时间点(0 天、14 天和28 天)的肠道菌群物种结构及功能基因和代谢通路进行综合解析。基于宏基因组数据物种水平的分析显示，口服益生菌Lactobacilluscasei Zhang 28 天后志愿者肠道菌群出现有益菌群数量显著增加，而致病菌以及潜在致病菌数量显著减少的现象，而其它近源乳杆菌菌种丰度没有显著变化。通过对宿主肠道菌群功能基因的注释，我们发现志愿者口服该益生菌后，肠道菌群与能量代谢和氨基酸代谢相关的功能基因表达上调。这表明该益生菌的摄入可以促使宿主肠道菌群代谢更加旺盛，进而促进机体肠蠕动。此外宿主肠道菌群参与维生素H、丙酸盐及丁酸盐合成代谢途径显著增强。而上述物质在维护宿主肠粘膜上皮细胞完整性和促进肠道上皮细胞免疫应答以及降低肠道内炎症因子水平上扮演重要角色。进而基于宏转录组学的数据表明，益生菌Lactobacillus casei Zhang 进入肠道后，在肠道环境选择压力下为了生存定植，其参与转录翻译、氨基酸合成以及能量代谢的相关基因表达上调。本研究首次从机制层面上解析了益生菌Lactobacillus casei Zhang 对宿主肠道菌群的调节作用，也为该菌株的可定植性和良好耐受性提供了理论支持。