微生物是动物机体生命过程中不可或缺的组成部分,其对机体生长繁殖、营养代谢和生命进化等都起着协调作用。驴是单胃草食动物,经大肠微生物消化饲草所提供的能量占机体所需能量的30%,因此,肠道微生物对驴营养物质消化利用和能量代谢的作用显得更为突出。目前针对健康马属动物肠道微生物基础数据的获得仅在马上有所开展,但是我们的预试验发现驴和马的肠道微生物学特征存在显著性差异,因此,有必要开展驴肠道微生物分布规律及功能预测的系统研究。本文采用16S rRNA基因测序技术,结合分子生物学技术、生物信息学技术、气相色谱分析技术、PICRUSt和FAPROTAX功能预测技术,从驴和马品种之间、驴个体不同发育阶段、不同消化道部位之间、不同繁殖周期及不同精料饲喂顺序等多方面,开展驴肠道微生物菌群分布规律及其功能预测的系统研究。旨在全面表征驴肠道在生长发育过程、消化道空间及对精料饲喂顺序下的微生物“图谱”,并对其功能进行预测分析。本文主要研究结果如下:1.驴和马消化道微生物结构及多样性均存在显著差异(P<0.01),尤其在消化道的前后两端;驴肠道微生物稳定性比马高;从微生物的各级分类水平及其主要功能分析发现,驴肠道微生物纤维分解基因显著低于马(P<0.01)。2.年龄越小驴肠道微生物的多样性和丰富度越低,功能也越单一;随着年龄的增长,驴肠道纤维分解菌的相对丰度逐渐增加,7月龄时肠道微生物组成、结构及其功能已与成年驴类似;年龄越小,其肠道微生物的结构及组成个体之间的差异越大,成年后肠道微生物处于相对稳定状态。3.驴不同消化道部位有丰富且不断变化的微生物群落,后消化道的菌群丰富度和多样性远高于前消化道;菌门水平,前消化道以厚壁菌门为主,后消化道以厚壁菌门和拟杆菌门为主;菌属水平,前消化道以乳杆菌为主,后消化道以链球菌为主;不同消化道部位的菌群在功能上与该部位消化道的生理功能是一致的。例如,后消化道内的微生物更活跃于氨基酸代谢,前消化道内的微生物更活跃于脂质代谢。4.母驴不同繁殖周期肠道微生物结构和功能存在差异,如哺乳期肠道厚壁菌门相对丰度显著高于妊娠期和空怀期(P<0.05),妊娠期拟杆菌门显著高于哺乳期和空怀期(P<0.05);空怀期母驴个体之间差异最大,如变形杆菌门的相对丰度占比在2%～31%;结合代谢功能与菌门相关性分析,推测哺乳期驴肠道微生物的代谢功能弱于妊娠期。5.精饲料的饲喂顺序对驴肠道微生物丰富度、多样性及其后消化道微生物发酵参数(pH值和VFA)影响较小,这种微弱的影响仅存在于前消化道中。TMR(全混合日粮)是先粗后精、先经后粗、TMR 3种顺序中对微生物结构影响最小的,因此,该方式因便于机械化操作而建议在生产中应用。这一结论仅限于饲喂混合精饲料的情况,而饲喂其他谷物是否适合还需要进一步的验证。综上所述,驴和马的肠道微生物学特征存在明显差异,随驴生长发育和生理状态的变化,存在时间的动态性和稳定性,以及消化道部位的空间分布和繁殖周期的差异性。驴这种时间与空间上的动态变化是宿主和微生物对环境变化的适应,这种适应主要受内源因素(个体发育的不同阶段、不同种属、不同部位和繁殖周期)影响较大,而外源因素(精料饲喂顺序)影响不显著。该研究提供了健康状态下驴和马种属变化、驴的生长发育、消化道部位及精料饲喂顺序的肠道微生物组成及其功能的基础数据,为驴的科学饲养提供了数据支撑。