羅世琪，張秀文，蘇健宇，陳龍海，楊 琳，王文策

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642)

水禽是棲息在水面或近水處禽類的總稱，畜牧養(yǎng)殖中主要指鴨和鵝。近年來(lái)，隨著對(duì)腸道微生物研究的關(guān)注度提高，對(duì)于水禽腸道微生物的功能研究也不斷深入，特別是在腸道菌群紊亂引發(fā)疾病的作用機(jī)制以及飼糧養(yǎng)分調(diào)節(jié)腸道菌群進(jìn)而影響機(jī)體生理代謝等方面取得了較多成果。下文總結(jié)了水禽腸道微生物的組成、特點(diǎn)及功能，分析了影響水禽腸道微生物的多重因素，以期在養(yǎng)殖中為改善水禽腸道健康、提高生產(chǎn)效益，及后續(xù)水禽腸道微生物研究提供借鑒。

1 水禽腸道微生物的建立與組成

1.1 水禽腸道微生物的建立

腸道微生物的形成是自然選擇的結(jié)果。動(dòng)物腸道中的微生物主要由細(xì)菌、古生菌及真菌構(gòu)成。在這些微生物群中，細(xì)菌(需氧、兼性厭氧和專性厭氧菌)是腸道的主要定植者，通常定義為腸道菌群。腸道菌群的建立和組成呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。從細(xì)菌定植能力上講，腸道細(xì)菌主要由三大類組成，最主要的一類是正常菌群，密度高，占消化道細(xì)菌的絕大部分(73%～88%)，主要由擬桿菌屬等專性厭氧菌組成；另一部分是暫時(shí)在動(dòng)物腸道中生存，密度較低，由外來(lái)菌群和環(huán)境菌群構(gòu)成，以需氧和兼性厭氧菌為主，如鏈球菌在空腸中大約占6%；還有一部分細(xì)菌不能適應(yīng)腸道環(huán)境或動(dòng)物體不需要，基本不在腸道中定植而隨糞便排出體外[1]。

與哺乳動(dòng)物不同，對(duì)卵生動(dòng)物而言，其胚胎發(fā)育是在蛋殼內(nèi)進(jìn)行的，因而出殼后并不依賴母體獲取營(yíng)養(yǎng)。微生物主要通過(guò)2種方式入侵胚蛋，分別是產(chǎn)蛋前入侵(垂直污染)和產(chǎn)蛋后因外界干擾如收集、運(yùn)輸?shù)仍蛟斐傻奈⑸锶肭?水平污染)[2]。研究表明，在垂直污染環(huán)節(jié)中，胚胎中存在豐富的微生物菌群，包含28個(gè)門(mén)和162個(gè)屬，其中42%與母體相同，62%與子代相同[3]。這可能是由于精子進(jìn)入輸卵管前經(jīng)過(guò)消化和生殖的共同通道——泄殖腔，而攜帶了部分母禽生殖道內(nèi)的菌群，或細(xì)菌經(jīng)由母禽的血液循環(huán)在卵巢和輸卵管處進(jìn)入卵子造成。

蛋產(chǎn)出后，蛋殼表面有一層膠護(hù)膜。除了有交換蛋殼內(nèi)外水氣的功能外，膠護(hù)膜還可以通過(guò)覆蓋氣孔和內(nèi)含的抗菌蛋白抵御病菌入侵[4]。隨著產(chǎn)蛋周齡的延長(zhǎng)，膠護(hù)膜的質(zhì)量呈下降趨勢(shì)[5]。相比于野生環(huán)境下的水禽，人工飼養(yǎng)條件下的水禽因抵御環(huán)境的能力弱，應(yīng)激反應(yīng)大，膠護(hù)膜質(zhì)量更差，細(xì)菌更容易入侵[6]。在水禽胚胎時(shí)期，蛋殼內(nèi)的微生物處于極低水平，并且會(huì)隨著胚胎的發(fā)育逐漸消失，如德沃斯式菌屬(DevosiaNakagawa)。胚胎時(shí)期蛋殼內(nèi)的細(xì)菌可能源自受精等過(guò)程侵入，在發(fā)育過(guò)程中被機(jī)體免疫機(jī)制清除；在禽類出殼后第7天，腸道定植菌群的數(shù)量相比于出殼前增加了10倍。當(dāng)水禽發(fā)育至2周左右時(shí)，小腸和十二指腸內(nèi)的菌群則基本建立，以乳酸桿菌為主[7]；但隨著日齡的增加，水禽的腸道內(nèi)菌群在不斷地動(dòng)態(tài)變化。研究表明，在不同的商業(yè)化飼養(yǎng)環(huán)境中，水禽各腸段優(yōu)勢(shì)菌群的變化將會(huì)更加復(fù)雜[8]。

隨著水禽的生長(zhǎng)發(fā)育，成長(zhǎng)過(guò)程所接觸的水體、大氣、土壤和飼料等外界環(huán)境中的外來(lái)菌群，也可在腸道中定植，成為水禽腸道微生物群的組成部分。重要的是，和哺乳動(dòng)物腸道相比，水禽腸道短得多，腸道環(huán)境更新更快，因而能夠黏附在黏膜層或生長(zhǎng)迅速的細(xì)菌更能適應(yīng)水禽的腸道環(huán)境。

1.2 不同水禽腸道微生物的組成

1.2.1 鴨 鴨的生長(zhǎng)發(fā)育主要分為出殼-雛鴨-成鴨3個(gè)階段。鴨的腸道微生物因不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段，其組成也發(fā)生變化，在不同的腸道部位、不同品種間優(yōu)勢(shì)菌群也有特異性。Best等[9]利用高通量測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，北京鴨盲腸微生物種群在雛鴨階段高度變化，到成鴨時(shí)期才發(fā)育成為穩(wěn)定的菌系。出殼后第4天，北京鴨腸道內(nèi)的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)從變形菌門(mén)轉(zhuǎn)變到厚壁菌門(mén)，這與北京鴨孵化后的前7 d腸道的生長(zhǎng)發(fā)育旺盛狀態(tài)相符合。在12～14周齡，北京鴨腸道的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)轉(zhuǎn)變?yōu)閿M桿菌門(mén)，這一變化在番鴨中也有類似表現(xiàn)[10]。同樣的，朱春紅等[1]的研究也證實(shí)在成年高郵鴨的整個(gè)發(fā)育階段，小腸主要以擬桿菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和變形菌門(mén)為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。其中，擬桿菌是健康鴨腸道內(nèi)容物中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌，其原因可能是擬桿菌科中存在較多的多糖降解、淀粉降解和蛋白質(zhì)分解功能相關(guān)的菌。這類菌可能參與家禽腸道的生理代謝過(guò)程，在家禽盲腸特定的消化環(huán)境中發(fā)揮著提高宿主免疫力、維持腸道微生態(tài)平衡等重要作用[11-12]。另外，芽孢桿菌屬、棒狀桿菌屬、乳球菌屬、鞘氨醇單胞菌屬和鏈球菌屬這幾類菌屬與鴨的體重、十二指腸、空腸和回腸的長(zhǎng)度和重量呈正相關(guān)，也可作為評(píng)價(jià)鴨腸道微生物區(qū)系健康程度的重要指標(biāo)[10]。

鴨腸道菌群的豐度不僅隨著發(fā)育時(shí)間的變化而改變，在空間上，不同腸段內(nèi)的菌群種類差異也受到環(huán)境(如酸性環(huán)境、滲透壓等)、宿主機(jī)體狀態(tài)、生活環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)飼料等多因素的共同影響。從胃腸道的近端到遠(yuǎn)端，隨著胃腸道pH的升高，細(xì)菌總數(shù)以及厚壁菌群和擬桿菌群的總占比不斷增加[13]。十二指腸中，乳酸桿菌為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，幫助調(diào)節(jié)十二指腸pH，促進(jìn)食物的消化和吸收；空腸內(nèi)容物中的梭狀芽孢桿菌門(mén)、乳桿菌門(mén)、腸球菌科、乳桿菌科、鏈球菌科、腸球菌屬、鏈球菌屬和念珠菌節(jié)桿菌在第4周時(shí)與十二指腸和回腸中的內(nèi)容物有顯著差異[10]。與空腸相比，鴨盲腸菌群主要發(fā)揮分解碳水化合物的功能，內(nèi)容物中的乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，以及丁酰輔酶A的基因拷貝數(shù)目要明顯高于其他腸段，其優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)[13]。

不同品種鴨的腸道菌群之間也有所差別。北京鴨和番鴨回腸和盲腸中的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)是擬桿菌門(mén)(>80%)，盲腸中的微生物群分別由約50%的擬桿菌組成[9]。紹興鴨盲腸微生物由約33%類桿菌組成[14]；櫻桃谷鴨盲腸由約33.4%的擬桿菌組成[15]。同一飼養(yǎng)條件下，北京鴨與楓葉鴨的盲腸微生物菌群相似度從21日齡的74%下降到42日齡的47%～63%[16]。這可能是由于不同品種的肉鴨腸道發(fā)育模式的差異而導(dǎo)致。

1.2.2 鵝 同其他水禽相比，鵝對(duì)纖維類飼料的消化利用率更高，屬于節(jié)糧型草食家禽。這與它的腸道微生物菌系密切相關(guān)。鵝對(duì)粗纖維具有較高的消化利用能力是由于其盲腸內(nèi)的微生物(如擬桿菌門(mén)、脫硫孤菌、瘤胃球菌等)對(duì)纖維類、碳水化合物有高效分解利用能力[17-19]。

鵝的早期生長(zhǎng)過(guò)程中優(yōu)先發(fā)育腸道，28～42日齡之間基本發(fā)育至成熟，空腸發(fā)育最為迅速。性別也是鵝腸道發(fā)育的影響因素：母鵝的回腸發(fā)育比公鵝晚，但成熟時(shí)盲腸較公鵝更長(zhǎng)[20]。同樣地，因機(jī)體內(nèi)環(huán)境不同與外部環(huán)境的影響，在鵝不同的腸段，微生物的豐富程度是不同的。鵝盲腸中厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)豐度之和最高，然后依次為十二指腸、空腸和回腸[21]。5個(gè)腸段中回腸的細(xì)菌種類最少，其他腸段細(xì)菌的多樣性指數(shù)更高，十二指腸和空腸的細(xì)菌組成相似，而盲腸和結(jié)腸的細(xì)菌組成更相似[22]。

利用變性梯度凝膠電泳(DGGE)指紋圖譜和16S rRNA測(cè)序技術(shù)對(duì)鵝腸道微生物組成進(jìn)行分析鑒定，共鑒定出29個(gè)細(xì)菌門(mén)，最為豐富的10個(gè)門(mén)類為泉古菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、軟壁菌門(mén)、螺旋體門(mén)、梭桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、擬桿菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、變形菌門(mén)。其中，擬桿菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、變形菌門(mén)、藍(lán)藻門(mén)和放線菌門(mén)為鵝胃腸道的主要優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。胃、十二指腸、空腸、回腸和直腸中變形桿菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且均以變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)為最主要的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)；而盲腸以厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)為最主要的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，且厚壁菌門(mén)占比最多[23]。

在不同品種的鵝盲腸內(nèi)容物和盲腸黏膜中，品種間腸道微生物組成有明顯差異。這可能是由鵝的飼糧和養(yǎng)殖環(huán)境等因素不同造成的，但其優(yōu)勢(shì)菌門(mén)均為厚壁菌門(mén)、擬桿菌門(mén)和變形菌門(mén)，這一結(jié)果在其他水禽中也得到廣泛驗(yàn)證(表1)。

表1 不同品種的鴨和鵝盲腸內(nèi)容物中主要菌門(mén)的相對(duì)豐度

續(xù)表

2 水禽腸道微生物的功能

大量研究證實(shí)，良好的腸道環(huán)境有助于腸道屏障的形成，從而抵御疾病入侵。而微生物菌群在腸道屏障建立過(guò)程中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。腸道微生物菌群與宿主的健康發(fā)育息息相關(guān)，可以幫助消化、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收和能量利用[30]，此外，還對(duì)行為(如交配、識(shí)別和遷徙)[31]、免疫防御、繁衍生殖等方面產(chǎn)生影響。它既參與維持胃腸道的穩(wěn)態(tài)，同時(shí)也參與介導(dǎo)其他器官的生理功能。

2.1 腸道微生物對(duì)水禽生長(zhǎng)性能的影響

水禽的系統(tǒng)發(fā)育與其腸道微生物群落系統(tǒng)樹(shù)呈現(xiàn)互利共生關(guān)系[32]，表明想要實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)性能必須以腸道健康為基礎(chǔ)。有研究證明，胃腸道發(fā)育與家禽生長(zhǎng)速度具有高度相關(guān)性[33]。在腸道發(fā)育過(guò)程中，家禽微生物菌群也隨之發(fā)生改變，使得大多數(shù)有益菌成為優(yōu)勢(shì)菌群[34]。同時(shí)，品種間的差異使得禽類獲得不同的腸道菌群，從而表現(xiàn)出不同的耗料增重比[16]。另外，腸道菌群與組織器官的發(fā)育也具有一定的相關(guān)性。Tao等[35]研究發(fā)現(xiàn)，甲烷菌和厭氧菌與卵巢重量顯著呈正相關(guān)，乳酸菌與脾臟重量呈顯著正相關(guān)，螺旋體門(mén)的Sphaerochaeta，蜈蚣草科ErysipelotrichaceaeUCG.004和乳球菌屬均與脾臟重量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。提示可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群來(lái)削弱遺傳因素導(dǎo)致的生長(zhǎng)性能障礙或器官發(fā)育差異。

研究表明，類桿菌的相對(duì)豐度與鵝的體重、日增重和日增重指數(shù)呈正相關(guān)[36]。糞腸球菌及其細(xì)菌素被發(fā)現(xiàn)有抑制角蛋白溶解的功能，從而形成防止羽毛降解的化學(xué)防御[37]。除此之外，腸道乳酸桿菌是唯一一種豐度與體重和脂肪量變化呈負(fù)相關(guān)的菌種[38]。飼糧中添加乳酸菌可以顯著降低禽舍內(nèi)氨濃度，顯著減少盲腸大腸桿菌數(shù)量，表明飼糧中添加乳酸菌對(duì)家禽的生長(zhǎng)性能和腸道微生物也有積極影響[39]。

胡亞芳[40]研究發(fā)現(xiàn)，盲腸內(nèi)容物中α-變形菌門(mén)下的Sphingomonas、細(xì)桿菌屬M(fèi)icrobacterium和放線菌門(mén)紅蝽菌綱的斯拉克屬(Slackia)通過(guò)影響家禽肝臟、腹脂、胸肌和腿肌中脂肪代謝水平，對(duì)家禽的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生顯著影響。其中，家禽的盲腸內(nèi)容物中Sphingomonas與血清中高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、肝臟中肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(CPT-1)和胸肌中CPT-1與磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)的表達(dá)量呈顯著正相關(guān)，Microbacterium與肝臟、腿肌和胸肌中的CPT-1、p-AMPK表達(dá)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。兩者均為有益菌，促進(jìn)脂肪氧化產(chǎn)生能量促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育。而Slackia與動(dòng)物機(jī)體與血清中總膽固醇(TC)、HDL-C 濃度，肝臟中p-AMPK，胸肌中CPT-1、p-AMPK和腿肌中p-AMPK的表達(dá)呈顯著負(fù)相關(guān)，有利于組織中脂肪的合成與沉積，推測(cè)為腸道中的有害菌。

2.2 水禽腸道微生物對(duì)養(yǎng)分消化吸收的影響

水禽的腸道微生物直接承擔(dān)著宿主的部分消化吸收功能。在近端胃腸酶和微生物的共同作用下，飼料中的蛋白質(zhì)、脂肪和糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消化吸收并代謝。有研究表明，厚壁菌門(mén)有助于宿主從飼料中獲取能量和吸收營(yíng)養(yǎng)[41]，擬桿菌屬的巴恩斯氏菌(Barnesiella)則與宿主對(duì)碳水化合物的利用有關(guān)。而飼料中纖維、木質(zhì)素等非營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)則需要特定的腸道菌群進(jìn)行分解，進(jìn)而產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFA)，如乙酸、丙酸和丁酸等[42]。宿主可以利用短鏈脂肪酸作為氮源和碳源，來(lái)提高飼料轉(zhuǎn)化效率[43]。研究發(fā)現(xiàn)，鵝自身不產(chǎn)生纖維素分解酶和半纖維素分解酶，包括膠質(zhì)類芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、梭狀芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、解纖維梭菌、溶血性葡萄球菌和綠膿假單胞菌等。這部分細(xì)菌能夠分泌纖維素分解酶[44]，幫助鵝消化纖維[19]。

纖維素在腸道的降解主要分為兩個(gè)步驟。首先，在腸道細(xì)菌產(chǎn)生的纖維素酶作用下，纖維素被降解成纖維二糖，這步反應(yīng)只在腸道中進(jìn)行。然后，纖維二糖可以通過(guò)兩條可供選擇的途徑進(jìn)入糖酵解/糖異生途徑。其中一條途徑首先在β-葡萄糖苷酶的催化下轉(zhuǎn)化為β-D-葡萄糖，然后通過(guò)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化成β-D-果糖-6P；另一條途徑是首先通過(guò)纖維二糖磷酸化酶轉(zhuǎn)化為α-D-葡萄糖-1P，再通過(guò)磷酸葡萄糖變位酶轉(zhuǎn)化為α-D-葡萄糖-6P，最后通過(guò)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶轉(zhuǎn)化為β-D-果糖-6P。其中，β-葡萄糖苷酶、葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶、6-磷酸果糖激酶、3-磷酸甘油醛脫氫酶和磷酸甘油酸激酶、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體等基因在鵝腸道細(xì)菌中的表達(dá)明顯高于雞[19]，這可能是鵝比雞具備更高的粗飼料消化能力的重要原因。

此外，水禽腸道微生物還直接影響著機(jī)體的能量代謝水平。對(duì)鵝的腸道菌群關(guān)聯(lián)性分析表明，Turicibacter和Parasutterella與腹脂沉積呈正相關(guān)，這兩類菌的主要功能是通過(guò)促進(jìn)分解高能量食物來(lái)增加鵝腹部脂肪沉積[45]。同時(shí)，鵝腸道微生物也影響著膽堿相關(guān)的新陳代謝過(guò)程，進(jìn)而間接影響著脂質(zhì)儲(chǔ)存的方向[46]。有趣的是，鵝的脂肪肝是能夠自愈的[47]，腸道乳酸桿菌在肝臟修復(fù)機(jī)制中發(fā)揮重要作用。研究表明，過(guò)量飼喂的鵝血清和腸道中的乳酸含量顯著高于正常飼喂組，同時(shí)介導(dǎo)炎癥的補(bǔ)體系統(tǒng)受到抑制，而腫瘤壞死因子-α(TNF-α)通過(guò)肝細(xì)胞核因子1A/補(bǔ)體C5途徑(HNF1α/C5途徑)受到乳酸的抑制[48]。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)人類脂肪肝的治療也有重要研究意義。另外，腸道微生物也參與水禽的氮代謝。水禽的生理結(jié)構(gòu)不同于大多哺乳動(dòng)物，其腸道和泌尿生殖道在泄殖腔會(huì)合，因此尿液與糞便不能分離。一些尿液可能由于直腸的逆行蠕動(dòng)而進(jìn)入盲腸，盲腸細(xì)菌隨后可將尿酸分解為氨，后者可被宿主吸收并用于合成谷氨酰胺等幾種氨基酸。

2.3 腸道微生物與水禽免疫系統(tǒng)的關(guān)系

在免疫方面，腸道菌群可以直接保護(hù)宿主免受病原體侵?jǐn)_，改善腸道健康，降低炎癥性腸道疾病的風(fēng)險(xiǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂含有枯草芽孢桿菌的櫻桃谷鴨體重和相對(duì)免疫器官重量顯著提高，先天免疫反應(yīng)和對(duì)大腸桿菌和新型鴨呼腸孤病毒的抗性得到改善[35]。此外，腸道微生物群能促進(jìn)黃酮類化合物轉(zhuǎn)化為酚酸類化合物，如原兒茶酸和對(duì)羥基苯乙酸，表明微生物群能提高黃酮類化合物的生物利用率[36]。黃酮類化合物主要通過(guò)促進(jìn)腸道益生菌的生長(zhǎng)，提高乳桿菌和雙歧桿菌的豐度，并抑制病原菌來(lái)保證腸道菌群的完整性，從而調(diào)節(jié)健康狀況[49]。有證據(jù)表明，這些共生微生物在腸道上皮表面通過(guò)維持屏障的完整性來(lái)抑制病原體入侵[50]。因此，增強(qiáng)腸道屏障已成為預(yù)防和治療水禽疾病的方法之一。目前已證實(shí)，黃酮類天然產(chǎn)物可以預(yù)防和治療腸道炎癥[49]，但針對(duì)不同類的黃酮類天然產(chǎn)物，是哪一類菌群主導(dǎo)參與轉(zhuǎn)化代謝，以及二者之間相互作用的機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

水禽胃腸道微生物中類桿菌、桿狀桿菌、丁酸桿菌、瘤胃球菌、振蕩桿菌和黏螺旋菌在盲腸中含量豐富，且相互間關(guān)系密切[13]。這些關(guān)鍵細(xì)菌為宿主提供能夠作為能量來(lái)源的SCFA[23]。SCFA能夠增強(qiáng)上皮屏障功能，調(diào)節(jié)黏蛋白的產(chǎn)生。這一過(guò)程主要以兩種途徑參與調(diào)控，一是激活細(xì)胞受體從而使細(xì)胞增殖或分化，二是其作為HDAC抑制劑來(lái)減少促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，發(fā)揮抗炎作用，并促進(jìn)T細(xì)胞分化為效應(yīng)性T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等。王可鑫等[51]研究發(fā)現(xiàn)，隨著腸道發(fā)育，SCFA在15日齡肉禽中達(dá)到高濃度，并在此后保持穩(wěn)定。

腸道屏障是宿主抵御入侵的共生菌、腸道病原體和天然毒素的第一道防線。因此，腸道微生物菌群紊亂導(dǎo)致的對(duì)水禽自身以及通過(guò)食物鏈對(duì)其他生物和人類的不利影響往往容易被忽略。而腸道微生物的紊亂可能會(huì)導(dǎo)致傳染病的敏感性增加和病原體的定植，如彎曲桿菌、沙門(mén)氏菌屬、致病性大腸桿菌、微孢子蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)等[52]。再如，肝病與腸道微生物群的種類和數(shù)量(過(guò)度生長(zhǎng))失調(diào)變化有關(guān)，腸道微生物組對(duì)肝臟疾病的影響不僅導(dǎo)致了肝臟損傷和炎癥，以及微生物代謝產(chǎn)物的簡(jiǎn)單移位，同時(shí)，還會(huì)對(duì)腸道產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和宿主造成影響。

3 影響水禽腸道微生物的因素

通常情況下，健康的水禽腸道微生物的組成與豐度保持動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，而影響水禽腸道內(nèi)微生物的因素主要有飼糧組成、動(dòng)物體生理狀態(tài)、外界環(huán)境因素、微生物自身因素和微生物間的互相作用。

3.1 飼糧組成

飼糧是引起宿主胃腸道微生物群落變化的直接驅(qū)動(dòng)因素[53]，其中的飼糧種類、纖維含量、水分、有毒有害成分等能夠直接對(duì)水禽的腸道微生物產(chǎn)生影響，而針對(duì)性地改變飼料及飼料添加劑的成分能更科學(xué)有效地調(diào)節(jié)腸道菌群，減少有害菌的增殖。

飼糧中的營(yíng)養(yǎng)成分可對(duì)腸道微生物產(chǎn)生較大影響。研究表明，過(guò)低的飼糧粗纖維水平會(huì)降低家禽盲腸微生物的多樣性，而將飼糧中的粗纖維水平提高至4.3%或6.1%，可有效提高腸道中有益菌群的相對(duì)豐度，并且減少有害菌群的相對(duì)豐度[54]。添加適當(dāng)比例的黑麥草可提高鵝腸道內(nèi)纖維素降解菌的相對(duì)豐度[45]。同時(shí)，發(fā)酵飼料也可引起鵝腸道出現(xiàn)大量類桿菌，可能有助于腸道對(duì)發(fā)酵飼料的適應(yīng)，從而提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率[36]。飼糧中的抗性淀粉作為發(fā)酵底物有利于肉鴨腸道丁酸鹽產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)[50]，而蛋白質(zhì)含量的增加會(huì)導(dǎo)致水禽盲腸內(nèi)微生物群落多樣性減少。高蛋白質(zhì)高鈣飼糧會(huì)提高雛鵝腸道有害菌群豐度，從而破壞腸道微生態(tài)平衡[55]。

飼糧因素引起的腸道菌群改變，進(jìn)而引起機(jī)體生理代謝的差異。這些變化往往是由于菌群及其代謝產(chǎn)物進(jìn)入宿主血液循環(huán)而引起的。飼糧中較高的果膠含量會(huì)改變仔鵝腸道微生物的結(jié)構(gòu)組成，降低菌群多樣性，促使有害菌如螺桿菌屬和梭菌屬等在腸道中的滋生[56]。螺桿菌的鞭毛可穿過(guò)消化道上皮細(xì)胞的黏液層，通過(guò)內(nèi)化作用穿過(guò)黏膜上皮進(jìn)入血液循環(huán)擴(kuò)散[57]；而梭菌屬肉毒桿菌通常在野生水禽中檢出，其在腸道中可大量繁殖并引起水禽肉毒中毒[58]。飼料中某些有害成分對(duì)腸道菌群也有影響。內(nèi)毒素脂多糖(LPS)的注射試驗(yàn)表明，LPS具有促進(jìn)鵝腸道變形菌門(mén)、放線菌門(mén)生長(zhǎng)和抑制擬桿菌門(mén)繁殖的作用[41]。同時(shí)，飼糧中赭曲霉毒素A(OTA)的污染也改變了肉鴨腸道菌群組成，降低了厚壁菌門(mén)的相對(duì)豐度，增加擬桿菌門(mén)和擬桿菌屬的相對(duì)豐度，導(dǎo)致革蘭氏陰性菌源的LPS含量增加，并通過(guò)損傷的腸道屏障進(jìn)入血液和肝臟，引起鴨肝臟炎癥的發(fā)生[59]。此外，研究發(fā)現(xiàn)螺桿菌產(chǎn)生的內(nèi)毒素對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞及黏膜細(xì)胞也具有強(qiáng)激活作用，尿素酶陽(yáng)性的螺桿菌可通過(guò)分解尿素，產(chǎn)生大量的氨直接損傷黏膜或激活中性粒細(xì)胞和炎癥細(xì)胞因子引起炎癥反應(yīng)[60-61]。水禽腸道內(nèi)螺桿菌屬是否會(huì)引起類似的炎癥反應(yīng)還有待于進(jìn)一步探索。

飲食的pH也可通過(guò)影響腸道微生物的纖維素酶的活性，來(lái)影響腸道微生物的生長(zhǎng)增殖[62]。此外，pH的變化還會(huì)引起微生物體表面的電荷變化，對(duì)腸道環(huán)境中的化合物也有離子化作用，從而間接影響微生物的營(yíng)養(yǎng)吸收。提高pH或加入還原性物質(zhì)，可降低氧化還原電位(Eh)，而腸道中大部分腸道微生物為厭氧菌或兼性厭氧菌，偏低的Eh值有利于腸道微生物的生長(zhǎng)[63]。

除飼糧因素外，某些外源性添加劑也對(duì)腸道菌群產(chǎn)生一定影響。飼糧添加甘露寡糖，可降低具有Ⅰ型菌毛的細(xì)菌病原體的群體濃度，甘露寡糖還能維護(hù)腸道屏障功能，使病原體無(wú)法侵入，促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸菌在腸道中定植，增強(qiáng)抗病原微生物的抗菌活性，提高機(jī)體免疫能力[64]。 除此以外，Kasianenko[65]發(fā)現(xiàn)在日糧中添加4 kg/t甘露聚糖可降低腸道病原菌濃度，提高乳酸菌和雙歧桿菌濃度，從而起到調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的作用。原因是沙門(mén)氏菌、大腸桿菌、彎曲桿菌等大多數(shù)病原菌均是通過(guò)受體(菌毛)附著在腸道上的，而甘露聚糖可以與這種特異的受體(菌毛)結(jié)合，使得病原菌不能入侵到腸細(xì)胞表面，同時(shí)刺激腸道有益菌群的發(fā)育，提高其對(duì)病原菌的競(jìng)爭(zhēng)活性。也有研究表明，在飼糧中添加糖聚肽(GMP)可降低硫酸鹽還原菌如脫硫弧菌屬的相對(duì)豐度而發(fā)揮抗炎作用。脫硫弧菌屬通過(guò)還原消化道中的亞硫酸鹽、硫酸鹽和黏蛋白中的硫酸黏多糖，產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的硫化氫，從而引起炎癥，而GMP通過(guò)改變黏蛋白的合成，阻礙脫硫弧菌屬對(duì)硫酸黏多糖的還原，間接降低了脫硫弧菌的相對(duì)豐度，抑制其代謝引發(fā)的炎癥[66]。有機(jī)酸制劑(OABF)除了抗菌特性外[67]，還可以調(diào)節(jié)盲腸微生物區(qū)系組成，顯著提高糖酵解酶如α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和α-半乳糖苷酶等的活性，從而提高淀粉、非淀粉多糖和半乳糖苷(例如拉菲糖和水蘇糖)的總消化量[53]。

此外，采食行為也對(duì)腸道菌群產(chǎn)生一定影響。研究表明，過(guò)度攝食(液壓喂養(yǎng)58%玉米粉和42%玉米粒的飼糧)使北京鴨回腸菌群的豐富度和多樣性降低，其中，梭菌科、乳桿菌科、鏈球菌科和腸球菌科在回腸中的相對(duì)豐度反而增加，并且盲腸菌群的豐富度和多樣性增加[9]。

綜上，飼糧因素對(duì)水禽腸道微生物有著重要的調(diào)節(jié)作用。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控飼糧配方來(lái)調(diào)控水禽腸道微生物，進(jìn)而在精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)需求、畜產(chǎn)品安全及提高經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮作用將是未來(lái)水禽腸道微生物應(yīng)用研究的主要方向。但與豬和肉雞上的研究相比，水禽腸道微生物的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控研究相對(duì)落后，需要更多、更深層次的研究。

3.2 動(dòng)物體生理狀態(tài)

腸道微生物種類和數(shù)量的不同會(huì)給動(dòng)物體生理狀態(tài)帶來(lái)變化，相對(duì)的，動(dòng)物體因繁殖、疾病等原因帶來(lái)的生理變化也會(huì)對(duì)腸道微生物產(chǎn)生影響。不同種類的水禽，其飲食、腸道結(jié)構(gòu)存在差異，因而擁有不同的腸道菌群組成。而病理狀態(tài)下的動(dòng)物體內(nèi)的腸道微生物也會(huì)發(fā)生異?，F(xiàn)象，如腸道微生物與腸黏膜相互作用從而改變其結(jié)構(gòu)和活性，同時(shí)腸道炎癥還可引起腸道微生物代謝產(chǎn)物的滲漏和轉(zhuǎn)運(yùn)[68]。

研究表明，患痛風(fēng)的雛鵝腸道菌群多樣性降低，而變形菌門(mén)、腸球菌屬、埃希菌屬以及變形菌屬等細(xì)菌豐度增加，并通過(guò)激活TLR4/MyD88/NF-κB通路誘發(fā)炎癥反應(yīng)，加劇腎臟損傷[69]。比較馬崗鵝在休產(chǎn)期、產(chǎn)蛋期和就巢期腸道微生物組成，發(fā)現(xiàn)厚壁菌門(mén)在鵝休產(chǎn)期所占比例最高，就巢期和產(chǎn)蛋期所占比例較低，就巢期擬桿菌門(mén)所占比例高于休產(chǎn)期和產(chǎn)蛋期，變形菌門(mén)和梭桿菌門(mén)均在產(chǎn)蛋期最高、休產(chǎn)期最低，且反季節(jié)生產(chǎn)會(huì)對(duì)腸道微生態(tài)的區(qū)系特征造成影響[25]。

3.3 外界環(huán)境因素

外界環(huán)境包括飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)方式和外來(lái)物種等因素。研究外界環(huán)境因素對(duì)水禽腸道菌群多樣性和豐度的影響并探討其作用機(jī)制，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要意義。

3.3.1 飼養(yǎng)環(huán)境 在舍飼環(huán)境中，光照因素對(duì)家禽的生產(chǎn)性能具有顯著的調(diào)節(jié)作用，是畜舍環(huán)境控制研究的重要關(guān)注點(diǎn)之一。因光照時(shí)間、波長(zhǎng)、頻度等條件的不同而對(duì)家禽生產(chǎn)性能和腸道微生物的影響有所不同。研究表明，隨著光照時(shí)間的增加，鵝腸道厚壁菌門(mén)和放線菌門(mén)的占比下降，而變形菌門(mén)和擬桿菌門(mén)的占比上升[70]。在不同波長(zhǎng)的光照處理下，白光下厚壁菌門(mén)占比最高，紅光次之，藍(lán)光最低；變形菌門(mén)在藍(lán)光條件下占比最高，紅光和白光下差異不顯著；擬桿菌門(mén)在藍(lán)光條件下占比最高，紅光次之，白光最低。同時(shí)，Li等[41]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光飼養(yǎng)下的63日齡鵝與白光和紅光條件下的鵝腸道微生物菌系有顯著差異，影響了飼料的消化吸收，與該條件下生長(zhǎng)效益最低的結(jié)果相一致。

3.3.2 飼養(yǎng)方式 養(yǎng)殖方式的不同也會(huì)對(duì)水禽腸道微生物的組成及豐度產(chǎn)生影響。研究表明，當(dāng)禽類被飼養(yǎng)在堅(jiān)硬的地板上時(shí)，由于糞食癖的原因，糞便中某些細(xì)菌蛋白能再進(jìn)入體內(nèi)，并在近端腸道中被消化和吸收[41]。網(wǎng)紋地板旱養(yǎng)(DRNF)的養(yǎng)殖方式不影響回腸或盲腸中腸道微生物區(qū)系的Alpha多樣性，但在不同分類水平上誘導(dǎo)了一定數(shù)量的細(xì)菌豐度的變化，包括厭氧雙螺菌、乳螺科、藍(lán)藻、乳桿菌科、變形桿菌等[71]。另外，Kan等[72]研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)上平養(yǎng)能夠提高番鴨腸道菌群多樣性；而與平養(yǎng)模式相比，籠養(yǎng)模式下高郵公鴨的糞便菌群豐度和多樣性較高[73]。同樣地，相比于地面平養(yǎng)，網(wǎng)上養(yǎng)殖的紹興鴨瘤胃球菌科Ruminococcaceae的OTU數(shù)目與機(jī)體雌二醇水平呈正相關(guān)，表明腸道微生物的敏感性及與機(jī)體聯(lián)系的緊密性[74]。

3.3.3 外來(lái)物種 各種野生鳥(niǎo)類被認(rèn)為是細(xì)菌病原體的傳播載體，在與復(fù)雜環(huán)境接觸后，易攜帶細(xì)菌的整合子和抗生素抗性基因，污染飲用水、動(dòng)物用水和娛樂(lè)用水等水源[75]，影響提供給消費(fèi)者的水禽產(chǎn)品，進(jìn)而對(duì)公共健康造成危害[76-78]。調(diào)查顯示，病毒從野生鳥(niǎo)類傳播到家禽的風(fēng)險(xiǎn)很高，尤其容易在家禽養(yǎng)殖密度高的地區(qū)發(fā)生大規(guī)模感染[79-80]。腸道是禽流感病毒侵染的主要場(chǎng)所之一，感染低致病性禽流感病毒(LPAIV)的家禽偶爾表現(xiàn)出腹瀉的臨床癥狀；其發(fā)病機(jī)制被認(rèn)為是多因素的，包括病毒感染、高分泌和吸收不良對(duì)腸道上皮的原發(fā)損傷[81]。作為L(zhǎng)PAIV的宿主，鴨在感染后攜帶病毒的時(shí)間很長(zhǎng)，并且可將病毒從腸道排出，從而傳播病毒。除病毒外，外來(lái)物種也會(huì)引起家禽的腸道細(xì)菌群落發(fā)生變化。如彎曲桿菌是許多野生鳥(niǎo)類(包括水禽)腸道中常見(jiàn)的共生菌，是水禽胃腸道感染的主要原因。陳飛洋[82]研究發(fā)現(xiàn)，感染H9N2 AIV后，家禽腸道微生物的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生改變，大腸桿菌急劇增加，同時(shí)由于腸道緊密連接破壞，通透性增強(qiáng)，病原菌進(jìn)入機(jī)體其他組織器官，加劇了機(jī)體炎癥反應(yīng)。

3.4 微生物自身因素及互作

已有研究指出，機(jī)體的腸道微生物菌落可以反應(yīng)機(jī)體所處環(huán)境的物理化學(xué)特性，如十二指腸呈酸性環(huán)境，腸道內(nèi)容物與其他腸段相比差異最顯著的細(xì)菌菌門(mén)是變形菌門(mén)，以及其他兼性厭氧、且具一定耐酸能力的菌屬種如螺桿菌、乳桿菌、腸桿菌、鏈球菌等[21]，因此，對(duì)于腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的研究，可以幫助人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中追溯致病原，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率。各段腸道環(huán)境的不同使其附著點(diǎn)也有所差異，同時(shí)各種微生物在外源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源性底物上生長(zhǎng)的能力的差異以及其對(duì)外界pH、Eh和飲食中有毒化合物的適應(yīng)力與抵抗力的差異，均是影響其在腸道中分布和生長(zhǎng)的因素[59]。以變形桿菌為例，它是兼性或必需的厭氧菌，能耐受缺氧條件。因此，變形桿菌被發(fā)現(xiàn)是厭氧胃腸道環(huán)境中最普遍的細(xì)菌門(mén)[83]。

水禽腸道中微生物的種類豐富。出于對(duì)自身生長(zhǎng)增殖的需求，微生物對(duì)腸道環(huán)境資源進(jìn)行爭(zhēng)奪，同時(shí)腸道中不同的微生物之間也存在著復(fù)雜的互作關(guān)系，如共生關(guān)系或頡頏關(guān)系。比如產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌之間存在頡頏作用。飼糧中添加枯草芽孢桿菌能夠促進(jìn)乳酸菌的生長(zhǎng)，抑制大腸桿菌的增殖，維持肉鴨腸道微生物區(qū)系的平衡[84]。

4 小 結(jié)

腸道微生物群落是一個(gè)龐大而復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它同時(shí)受到母體、飼糧、環(huán)境、動(dòng)物生理狀態(tài)及自身菌種間作用等影響。對(duì)于水禽腸道微生物的研究，一方面要聚焦?fàn)I養(yǎng)與腸道微生物的互作關(guān)系，做好生產(chǎn)養(yǎng)殖中的配方設(shè)計(jì)和環(huán)境管控，以提高飼料轉(zhuǎn)化效率、日增重等生產(chǎn)效益；另一方面則需要傾向于在水禽腸道微生物研究水平上，研究不同類型微生物的功能，闡明其影響機(jī)體健康狀況、生長(zhǎng)發(fā)育的作用機(jī)制，制定預(yù)防方案、診斷措施和治療藥物。通過(guò)不斷認(rèn)識(shí)、發(fā)掘和擴(kuò)充水禽微生物種類，揭示水禽獨(dú)有微生物的功能(如對(duì)粗纖維的高降解能力，對(duì)多糖分子的消化利用能力，對(duì)碳氮代謝的特有途徑及差異等)，分離培養(yǎng)水禽腸道微生物建立菌庫(kù)，將有助于從腸道微生物這一嶄新靶點(diǎn)精準(zhǔn)調(diào)控水禽的營(yíng)養(yǎng)、免疫和生長(zhǎng)過(guò)程。