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近年来研究发现:作为宿主第二基因组的肠道微生物具有内分泌器官的功能,提示其可能参与母猪繁殖生理的调控。本研究团队以高繁殖性能的梅山母猪、相对低繁殖性能的长白×大白（长×大）二元母猪和基因敲除小鼠为研究对象,采用（Fecal Microbiota Transplantation,FMT）技术和多组学方法解析肠道菌群参与调控母猪繁殖性能的机制。首先,我们比较了遗传背景一致的高低产仔数梅山母猪的肠道微生物。随后,我们研究了梅山母猪FMT对受体长×大后备母猪子宫和卵巢发育的影响并筛选出关键差异肠道微生物。最后,以广谱抗生素处理过的和基因敲除的小鼠为模型研究关键差异候选菌调控卵泡发育的机制。主要研究结果如下:第一部分遗传背景一致的梅山母猪产仔数与肠道微生物显著相关我们比较了高繁殖力梅山母猪（HMS,产仔数15.9±2.6）与低繁殖力梅山母猪（LMS,产仔数10.7±2.1）的粪样中微生物、雌二醇（estradiol,E2）、孕激素（progesterone,P4）和短链脂肪酸（short-chain fatty acids,SCFAs）。主要结果如下:1)HMS肠道微生物的碳水化合物代谢能力强于LMS,而氨基酸和脂类代谢能力则弱于LMS;2)相应地,HMS的粪便SCFAs（包括乙酸、丙酸和丁酸）浓度显著高于LMS;3)高产仔数的梅山母猪粪便中生殖激素P4和E2浓度显著高于低产仔数梅山母猪,且E2、P4和产仔数与肠道微生物（差异物种和多样性指标）显著相关。小结:遗传背景一致的HMS与LMS的肠道微生物不仅差异显著,而且与产仔数及粪便中生殖激素浓度显著相关。第二部分梅山母猪FMT显著改变了受体长×大后备母猪繁殖生理我们采用FMT技术将日龄相近的后备梅山母猪粪菌移植至商品后备长×大母猪肠道内,研究FMT对长×大后备母猪子宫和卵巢发育的影响并筛选出关键差异肠道微生物。梅山（Meishan,MS）后备母猪8头（日龄95±7）作为FMT供体猪。28头长×大后备母猪（日龄90±4）随机分为4个处理组:对照组（control,Ctrl）、灭菌组（sterilized-dose fecal microbiota transplantation,SFMT）、低浓度组（low-dose fecal microbiota transplantatio,LFMT）和高浓度组（high-dose fecal microbiota transplantation,HFMT）,分别饲喂20 m L 0.9%Na Cl溶液、高压灭菌的粪菌悬液、107 CFU/m L粪菌悬液和108 CFU/m L粪菌悬液。隔天饲喂一次,至180日龄为止。屠宰取样后进行如下分析:子宫角和卵巢的组织形态学分析、粪样微生物的16S r DNA扩增子测序分析、血浆和肝脏组织代谢物的非靶向代谢组分析和卵巢组织的i TRAQ定量蛋白质组学分析。结果表明:1)FMT均改变了受体长×大后备母猪肠道微生物区系（LFMT组效果最好）,使它们向FMT供体梅山后备母猪的肠道微生物区系转变;2)LFMT促进了卵泡发育,显著增加了子宫腺的密度;3)LFMT促进了受体长×大后备母猪机体循环中类固醇激素代谢,增强了卵巢类固醇激素的合成小结:FMT可能通过影响受体长×大后备母猪生殖激素的分泌及机体类固醇激素的代谢调控子宫腺和卵泡的发育。第三部分口服繁殖相关差异菌促进了小鼠卵泡发育结合第一部分的HMS与LMS的肠道微生物差异分析和第二部分的FMT试验,我们筛选出4种与母猪繁殖性能相关的关键差异菌包括纤维杆菌（FI）、粘膜乳杆菌（LM）、嗜热双歧杆菌（BT）和瘤胃球菌（RF）。经广谱抗生素处理的21日龄ICR雌性小鼠经口灌服0.2 m L生理盐水（Ctrl）或0.2 m L微生物悬液处理,包括纤维杆菌（Fibrobacter＿intestinalis,FI）、粘膜乳杆菌（Lactobacillus＿mucosae,LM）、嗜热双歧杆菌（Bifidobacterium＿thermophilum,BT）、瘤胃球菌（Ruminococcus＿flavefaciens,RF）和上述混合物4种微生物（Mixture,Mix）。在第三个发情期的末期收集卵巢组织,下丘脑、血浆和肠道粪便进行分析。主要结果如下:1)单种差异菌或MIX可显著增加次级卵泡和有腔卵泡的密度,以及次级卵泡与原始卵泡的比例;但是,只有MIX增加了有腔卵泡相对于次级卵泡的比例;2)差异菌对生殖激素具有调节作用,特别是E2;3)差异菌显著促进了性腺白色脂肪组织（g WAT）发育和瘦素分泌;4)差异菌均显著促进了类固醇激素的合成途径。小结:口服单种或4种繁殖相关差异菌的混合物可能通过增加SCFAs产生促进g WAT发育并分泌瘦素,进而调控生殖激素的分泌,最终促进小鼠卵泡发育。第四部分SCFAs信号通路介导繁殖相关差异菌对小鼠卵泡发育的促进作用本试验旨在进一步探讨肠道菌群代谢产物SCFAs与卵泡发育之间的关系。考虑到SCFAs受体GPR43的激活具有配体偏好和浓度依赖性,我们以4种差异菌混合干预后小鼠盲肠的SCFAs的浓度为基础测试了一系列SCFA的浓度梯度以确定促进小鼠卵泡发育的最优SCFAs浓度。随后,我们使用Gpr43-/-小鼠进一步探究GPR43通路在SCFAs促进小鼠卵泡发育中的作用。主要结果如下:1)SCFAs以浓度依赖方式增加了次级卵泡和有腔卵泡的密度;可能是由于Gpr43基因在g WAT中的表达量显著高于其他脂肪组织,SCFAs选择性的促进了g WAT发育;2)SCFAs同时增加了下丘脑组织中亲吻素1和促性腺激素释放激素浓度;同时,SCFAs激活卵巢瘦素受体,促进了类固醇激素合成通路;3)SCFAs的这些效果在Gpr43-/-小鼠中无法观察到。小结:SCFAs以浓度依赖方式促进小鼠卵泡发育;GPR43介导SCFAs对小鼠卵泡发育的促进作用。综上所述,肠道微生物参与调控母猪的子宫腺和卵泡发育。初情期前,肠道微生物代谢产物SCFAs以浓度依赖的方式通过激活GPR43促进g WAT的脂肪生成和瘦素分泌。机体循环系统中升高的瘦素可通过下丘脑-垂体-性腺轴调控促卵泡激素,促黄体生成素和雌二醇分泌,从而促进卵泡发育。