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饲料中营养物质不平衡和饲料利用率低是导致家畜排泄物中营养物质含量高的原因,这将对周围土壤、空气和水源造成严重污染。氮和磷是家畜养殖排泄物中对环境影响的主要污染物之一。研究表明,通过饲粮营养干预可以降低家畜排泄物中的氮和磷等含量,从而减轻规模化家畜养殖对生态环境造成的压力。α-酮戊二酸（Alpha-ketoglutarate,AKG）是三羧酸循环（Tricarboxylic acid,TCA）的中心物质,其在维持总氮平衡、降低氮损失及促进机体蛋白质合成中起重要作用,且在机体骨骼发育和骨矿物质沉积等生理过程发挥重要作用。鉴于此,本论文拟以生长猪为研究对象,通过生长和消化代谢试验,探讨AKG是否能降低生长猪氮磷排放,并在此基础上在低蛋白饲粮中添加AKG,探讨其对生长猪肠道微生物生态的影响及其对机体氮营养素利用的可能机制,主要研究结果如下:1、饲粮中添加AKG对生长猪氮及钙、磷代谢的影响选用初始体重为（40.08±0.78）kg的健康三元杂交（杜×长×大）猪16头,按体重相近、性别比例相同原则随机分为2组,每组8个重复,每个重复1头。各组AKG添加水平分别为0（对照组）和1%（AKG组）。试验期为28天,试验于第23-25天时,利用全收集粪尿法收集粪尿样品,试验于第28天,屠宰生长猪后收集股骨和胫骨样品。结果显示:与对照组相比,饲喂AKG组生长猪平均日增重更高（P=0.088）,但尿氮水平和总氮排泄量分别降低24.50%（P=0.012）和23.67%（P=0.011）;而氮表观消化率和蛋白质净利用率蛋白质净利用率分别提高了2.43%（P=0.044）和11.84%（P=0.002）。此外,饲粮中添加AKG可使粪便和尿钙水平分别降低29.56%（P=0.045）和24.54%（P=0.001）,同时也可使磷沉积率、表观钙消化率和表观磷消化率分别提高27.10%（P=0.002）、14.51%（P=0.041）和16.62%（P=0.010）。饲粮AKG的补充也提高了股骨组织中灰分（P=0.012）、磷（P=0.002）、钙（P=0.004）的浓度,增加了骨密度（P=0.003）,但不影响胫骨的这些参数。试验结果表明,饲粮中添加AKG可以提高氮、钙、磷的利用率;有效减少氮、钙、磷排放;促进生长猪氮、钙、磷代谢。2、饲粮中添加AKG对生长猪肠道微生物菌群及其代谢产物的影响选用初始体重为（40.08±0.78）kg的健康三元杂交（杜×长×大）猪16头,按体重相近、性别比例相同原则随机分为2组,每组8个重复,每个重复1头。各组AKG添加水平分别为0（对照组）和1%（AKG组）。经过28 d的试验,收集盲肠和回肠腔内容物,用于分析短链脂肪酸和氨的含量以及肠道微生物群的数量。结果显示:与对照组相比,饲粮中添加AKG可降低回肠内容物的pH值（P=0.043）,AKG组生长猪回肠内容物中AKG浓度显著增加（P=0.009）;饲粮中添加AKG显著增加了盲肠中乳酸菌（Lactobacillus）（P=0.002）和双歧杆菌（Bifidobacterium）（P=0.021）的含量,以及回肠中乳酸菌（Lactobacillus）（P=0.029）和厚壁菌（Firmicutes）（P=0.045）的含量,但减少了大肠杆菌（Escherichia coli）在回肠（P=0.034）和盲肠中（P=0.082）的含量;饲粮中添加AKG还能增加盲肠消化液和回肠消化液中戊酸（P=0.026）和丁酸（P=0.017）的浓度;饲粮中添加AKG显著降低盲肠（P=0.042）和回肠（P=0.038）消化液中氨浓度。因此,我们的研究结果表明,饲粮中添加AKG可以促进生长猪肠道内有益菌的生长,改善肠道微生物菌群,增加丁酸、戊酸的浓度,降低氨的水平。3、低蛋白饲粮中添加AKG对生长猪机体氮营养素利用的影响及其机制选用初始体重为（11.96±0.18）kg的健康三元杂交（杜×长×大）生长猪27头,按体重相近、性别比例相同原则随机分为3个处理组,每个处理组9个重复,每个重复1头。其中NP组饲喂高蛋白（20%CP）饲粮,LP组饲喂低蛋白饲粮（17%CP）和ALP组饲喂低蛋白（17%CP）+1%AKG饲粮。试验持续35天,检测血清游离氨基酸（AA）和激素水平,以及骨骼肌蛋白代谢相关基因的表达。结果显示:虽然各组之间生长性能没有显著差异,但与LP组相比,ALP组猪平均日增重（ADG）更高。与NP或LP组相比,低蛋白饲粮中补充AKG提高了血清和肌肉游离AA浓度,AA转运载体蛋白mRNA的丰度和血清胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、激活了哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路,降低了血清尿素浓度和肌肉蛋白降解相关基因mRNA表达水平（P<0.05）。综上所述,在低蛋白饲粮中添加AKG可以促进组织中氨基酸的合成,改善骨骼肌中的蛋白质代谢。4、低蛋白饲粮中添加AKG对生长猪肠道微生物区系的影响选用初始体重为（11.96±0.18）kg的健康三元杂交（杜×长×大）生长猪27头,按体重相近、性别比例相同原则随机分为3个处理组,每个处理组9个重复,每个重复1头。其中NP组饲喂高蛋白（20%CP）饲粮,LP组饲喂低蛋白饲粮（17%CP）和ALP组饲喂低蛋白（17%CP）+1%AKG饲粮。试验持续35天,收集盲肠内容物,用于分析肠道微生物,肠道挥发性脂肪酸和氨水平。结果显示:通过对Chao1和ACE物种丰富度以及Shannon和Simpson指数分析,试验饲粮不影响盲肠细菌的丰富度或多样性。在门水平上,ALP组猪盲肠中优势菌门-厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和变形杆菌门（Proteobacteria）的相对丰度增加;在属水平上,与LP组相比,ALP组显著增加了Lachnospiraceae UCG-005,Lachnospiraceae NK4A136 group,Phascolarcto-bacterium和Parabacteroides的丰度,而降低了Vibrio and Maritalea;与NP组相比,饲喂ALP日粮猪盲肠Oribacterium和Lachnoclostridium相对丰度增加。非度量多维标度分析表明,各类群的微生物区系分布沿主坐标明显分群。此外,利用实时荧光定量PCR分析盲肠微生物,ALP组显著增加了拟杆菌、双歧杆菌和乳酸菌,但降低大肠杆菌的数量。与NP组相比,ALP组提高了戊酸和丙酸的浓度,与LP组相比,ALP组戊酸和异丁酸的浓度也有所增加。此外,生长猪饲喂ALP饲粮与盲肠中氨浓度显著下降有关。这些结果表明,低蛋白饲粮中添加AKG可以改变微生物群落的平衡,增加产生SCFAs的细菌数量,增加拟杆菌和双歧杆菌的数量,同时减少大肠杆菌的数量和盲肠中氨的浓度。综上所述,饲粮中添加AKG能够降低生长猪氮,钙和磷的排泄,增加了股骨的密度,提高了盲肠和回肠一些有益细菌物种的数量以及肠腔内容物中的SCFAs含量,降低了盲肠和回肠大肠杆菌的数量和氨的浓度;此外,低蛋白饲粮中添加AKG改善了盲肠微生物菌落结构,增加了盲肠SCFAs含量;而且低蛋白饲粮中添加AKG促进了肌肉组织中氨基酸合成,提高了机体蛋白质代谢,提高了氮利用率,从而提高了生长猪的生长性能。