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抗生素是一把“四刃剑”,在帮助动物对抗病原菌感染和扩散的同时,带来了药物残留和耐药性的问题,并造成环境污染,而且能作用于肠道菌群影响动物健康。本论文在研究金霉素对猪肠道和粪便菌群影响的基础上,探讨了猪粪及其发酵过程中抗生素抗性基因的迁移变化。试验运用16S rDNA高通量测序和GC-MS代谢组学技术关联分析猪肠道菌群结构及其代谢功能变化,利用荧光定量PCR技术检测猪粪中抗性基因含量,运用冗余分析获得金霉素、抗生素抗性基因、菌群三者间的相互关联。旨在揭示金霉素对猪肠道菌群及其粪便中抗生素抗性基因的影响,为养殖业减抗禁抗并减少抗性基因在环境中传播和扩散提供科学依据。选择96头体重7.65kg左右的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪,随机分为2组(每组3个重复,每个重复16头猪),对照组饲喂玉米豆粕型基础日粮,金霉素组在基础日粮中添加75 mg/kg金霉素,试验期37 d。试验结束后分别从两组中随机选取6头进行屠宰,采集结肠内容物和肝脏样品进行相关指标测定;采集该猪场30、60、90、120日龄生长猪的新鲜粪便(日粮中均添加了 75mg/kg金霉素),每个日龄随机选择6头猪,液氮冷冻后-80℃冰箱保存;采集粪便进行好氧堆肥和厌氧发酵试验,分别在第0、7、15天采集粪样。主要研究结果如下:1.金霉素对仔猪生长性能、肠道菌群结构及其代谢的影响与对照组相比,金霉素组平均日增重提高15.4%(P<0.05),料重比降低10.2%(P<0.05),腹泻率明显降低(P<0.05),平均日采食量差异不显著(P>0.05)。金霉素组肝脏中金霉素残留量明显增加(平均214.3μg/kg DW);谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性降低(P<0.05),丙二醛(MDA)含量提高(P<0.05),而总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性提高(P<0.05),总抗氧化能力(T-AOC)差异不明显(P>0.05)。金霉素组α多样性指数显著低于对照组(P<0.05);金霉素组的厚壁菌门、乳酸杆菌目、假交替单胞菌属相对丰度升高(P<0.05),而拟杆菌门和普氏菌属相对丰度降低(P<0.05)。肠道菌群功能预测显示,金霉素组糖酵解或糖异生、丙酮酸代谢、戊糖磷酸途径、丁酸盐代谢、甘油脂代谢、苯甲酸盐降解等增强(P<0.05);氧化磷酸化、TCA循环、泛醌和其他萜类醌的生物合成、原核生物碳固定途径、甘氨酯、丝氨酸和苏氨酸代谢减弱(P<0.05)。两组共得到23种差异代谢物,主要包括有机酸、碳水化合物、氨基酸、核苷酸和脂肪酸等,其中5种差异代谢物上调,18种差异代谢物下调;金霉素组TCA循环、丙酸盐代谢、丙酮酸代谢、苹果酸-天冬氨酸穿梭、α-亚麻酸和亚麻酸代谢等代谢通路发生明显改变。肠道菌群与代谢产物关联分析显示,拟杆菌门和普雷沃氏菌属相对丰度与肌氨酸、胸腺嘧啶、5-甲基间苯二酚等浓度呈正相关,厚壁菌门和乳酸杆菌属相对丰度与二羟基丙酮、莽草酸、亚麻酸等浓度呈正相关。2.抗生素抗性基因在不同日龄猪粪便中的迁移变化与30、60日龄相比,90、120日龄猪粪便中金霉素残留量显著增加(P<0.05),120日龄比90日龄有增加趋势但差异不显著(P>0.05)。30~120日龄猪粪中,四环素类抗性基因tetQ和tetW相对丰度最高,tetC、tetG、sul2、intI2相对丰度较低;除tetQ和intI1在30日龄猪粪便中检出较高丰度,其他ARGs均处在较低水平;随着日龄的变化,tetC、tetG、tetW、sul1、intI1丰度随之明显提高(P<0.05)。Pearson相关性分析表明,四环素类抗性基因tetC、tetG、tetW三者间呈正相关,intI1与sul1、intI2与tetG分别呈正相关,其他ARGs与MGEs间不存在相关性。主要差异菌群与ARGs、MGEs的Pearson相关性分析显示,拟杆菌门、螺旋体科、密螺旋体属、X1Va梭菌属与intI1呈正相关,厚壁菌门、变形菌门、乳杆菌科与intI2呈正相关;瘤胃球菌科、螺旋体科、密螺旋体属与tetC、tetG、tetW、sul1呈正相关。金霉素、抗生素抗性基因与粪便菌群的冗余分析显示,金霉素残留量随日龄变化逐渐增加;金霉素与tetC、tetG、tetW、sul1、intI2呈正相关;金霉素与变形菌门、厚壁菌门、螺旋体科、瘤胃球菌科、密螺旋体属丰度呈正相关,与拟杆菌门、普雷沃氏菌属、X1Va梭菌属呈负相关。3.抗生素抗性基因在猪粪发酵过程中的迁移变化猪粪好氧堆肥和厌氧发酵过程中金霉素降解趋势一致,初始时猪粪中金霉素含量为14.31 mg/kg DW,从发酵开始到第7天,金霉素残留量降低;第7天到第15天,金霉素残留量降低减缓,第15天时分别为2.95、2.23 mg/kg DW。发酵初始,整合子基因intI1丰度最高,其绝对丰度>108 copies/g,而其他ARGs绝对丰度在106~107 copies/g之间;与发酵初始时相比,第1 5天时3种四环素类抗性基因(tetC、tetQ、tetW)、1种磺胺类抗性基因(sul2)和二类整合子(intI2)绝对丰度降低(P<0.05),而sul2和intI1丰度变化不显著(P>0.05);大部分ARGs(tetC、tetG、tetQ、tetW、intI1、intI2)在好氧堆肥第15天的绝对丰度明显低于厌氧发酵第15天(P<0.05)。与发酵初始时相比,第15天时tetC、tetQ、tetW、sul2、intI2相对丰度分别降低2-6倍(P<0.05);而tetG、sull、intI1相对丰度升高(P<0.05)。Pearson相关性分析表明,tetC、tetQ、tetW三者间呈正相关,intI1与sul1呈正相关,intI2与tetC、tetQ、tetW、sul2呈正相关。梭状芽胞杆菌纲、杆菌纲、乳酸杆菌科与tetG呈正相关,丙型变形菌纲、乳酸杆菌科、XI梭菌属与sul1呈正相关,厌氧菌属与sul2呈正相关,变形菌门、丙型变形菌纲、乳酸杆菌科与intI1呈正相关。金霉素、抗生素抗性基因与粪便菌群的冗余分析显示,金霉素残留量随发酵时间逐渐减少;金霉素与tetC、tetQ、tetW、sul2、intI2呈正相关;金霉素与变形菌门、杆菌纲、梭状芽胞杆菌纲、乳酸杆菌科、厌氧菌属丰度呈正相关,与放线菌门、棒状杆菌科、消化链球菌科、XI梭菌属丰度呈负相关。上述结果表明:(1)金霉素可降低仔猪肠道菌群多样性,改变菌群结构;肠道内容物代谢组学分析获得23种差异代谢物,主要包括有机酸、碳水化合物和氨基酸等,TCA循环、丙酸盐代谢、丙酮酸代谢等代谢通路发生改变;金霉素可在肝脏中残留,降低肝脏抗氧化能力;(2)从30~120日龄,粪便中金霉素残留量、四环素类抗性基因丰度明显增加;金霉素与tetC、tetG、tetW、sul1、intI2呈正相关;(3)金霉素残留量和抗生素抗性基因丰度随发酵时间逐渐降低;金霉素与tetC、tetQ、tetW、sul2、intI2呈正相关。结果提示,金霉素可降低肠道菌群多样性,改变菌群结构功能及其代谢,导致其在肝脏中残留,并提高粪便中四环素类抗性基因丰度,好氧堆肥降低抗性基因丰度的效果优于厌氧发酵。