日粮纤维是在单胃动物小肠中不易被消化酶消化的植物源性碳水化合物的总和,主要在后肠中被微生物发酵利用,具有改善肠道健康、稳定菌群平衡等方面的功能。不同类型的日粮纤维具有不同的理化特性,对动物肠道具有独特的功能特性和潜在益处。常用于改善肠道健康的纤维有菊粉、抗性淀粉和果胶等。很多报道表明,菊粉、抗性淀粉和果胶这三种不同类型的纤维可引起肠道菌群结构发生不同程度的变化,然而这些报道主要集中在单一纤维的研究上,对于不同类型纤维对肠道的影响的差异性比较缺乏研究。因此,本论文采用转录组学、16S rRNA基因高通量测序、代谢组学等现代技术手段,旨在研究不同日粮纤维对生长猪肠道黏膜基因表达、微生物区系组成以及代谢产物的影响,阐释日粮纤维对生长猪肠道生理代谢的影响以及日粮纤维、肠道菌群和宿主三者之间的联系。论文研究主要分为以下三个部分:1.不同日粮纤维对生长猪结肠形态及黏膜基因表达的影响本章旨在比较不同日粮纤维对生长猪结肠形态及黏膜基因表达的影响。试验选取28头体况良好、体重相近（8.79±0.09 kg）的杜×长×大生长猪,采用单栏饲养,随机分成四组,分别为对照组、菊粉组、生土豆淀粉组（高抗性淀粉含量）及果胶组,每组7个重复,每个重复1头猪。对照组饲喂玉米-豆粕型基础日粮,纤维处理组分别用8%的菊粉、生土豆淀粉、苹果果胶替代基础日粮中的玉米淀粉。试验期为40 d,试验结束进行屠宰采样。采集结肠组织,用于肠道组织形态学分析,采集结肠黏膜样品,用于转录组分析。结果显示,果胶组结肠黏膜厚度显著低于菊粉组（P<0.05）,而且果胶组结肠上皮表面出现明显损伤。根据筛选条件,以P<0.05、FC≥1.5或<0.67为阈值,筛选出纤维处理组与对照组相比的差异基因进行GO分析和KEGG富集分析,发现菊粉组上调了 161个基因,下调了 79个基因,差异基因富集的通路有淀粉和蔗糖代谢、类固醇激素生物合成、视黄醇代谢、抗坏血酸和醛酸代谢等;生土豆淀粉组上调了 61个基因,下调了 56个基因,差异基因富集的通路有脂肪消化吸收、视黄醇代谢、RNA降解等;果胶组上调了 64个基因,下调了 75个基因,一半以上的差异基因富集在与免疫功能相关的GO条目上,差异基因富集的通路有视黄醇代谢、细胞因子-细胞因子受体相互作用、抗坏血酸和醛酸代谢、抗原处理与呈递、原发性免疫缺陷等,蛋白互作网络分析结果表明,添加果胶上调了与胆汁酸和类固醇激素等重要内源性化合物代谢相关基因（UGT2B31）的表达。结果提示,添加8%果胶对生长猪结肠黏膜会造成损伤,添加菊粉和生土豆淀粉对结肠上皮组织形态影响不显著,此外,添加日粮纤维显著改变结肠黏膜中与糖代谢、脂代谢等通路有关的基因表达,其中添加果胶对与黏膜免疫相关基因的表达影响显著。2.不同日粮纤维对生长猪回肠和结肠微生物区系的影响本章旨在探究不同日粮纤维对生长猪肠道微生物区系的影响。在第一章研究的基础上,采集回肠和结肠食糜,用于16S rRNA基因高通量测序分析。结果显示:与对照组相比,添加果胶显著提高了结肠菌群Chao指数,而添加日粮纤维对回肠微生物的α多样性无显著影响。菌群PCoA分析结果表明,添加果胶显著改变了结肠内容物的菌群结构。在门水平上,与对照组相比,果胶组中Firmicutes和Proteobacteria的相对丰度显著上升（P<0.05）,Bacteroidetes丰度显著下降（P<0.05）,菊粉和生土豆淀粉对菌群结构影响不显著（P> 0.05）。在属水平上,与对照组相比,添加果胶显著增加了包括[Eubacterium] coprostanoligenes group、Ruminococcaceae NK4A214 group、Megasphaera、Leeia在内的 17 菌属的相对丰度（P<0.05）,而Bactero ides的丰度显著降低（P<0.05）。添加菊粉显著增加了Rikenellaceae RC9 gut group的丰度（P <0.05）,添加生土豆淀粉显著降低了Bacteroides的相对丰度（P<0.05）。进一步将果胶组独有OTU进行菌群结构分析,发现果胶组独有OTU数量最多,其中Megasphaera菌属所占比例最大。结果提示,日粮中添加纤维引起生长猪结肠菌群结构发生不同程度的变化,其中果胶的影响效果最大,可能与果胶的胶凝性有关,而添加纤维对回肠菌群结构影响不显著。3.不同日粮纤维对生长猪结肠微生物代谢的影响本章旨在比较不同日粮纤维对生长猪结肠微生物代谢的影响。在第一章试验的基础上,采集结肠食糜,用于代谢组学分析。结果显示,与对照组相比,果胶显著上调了结肠食糜中异丁酸的浓度（P<0.05）,而其它两种纤维对结肠中的短链脂肪酸浓度影响均不显著（P>0.05）。以VIP>1,P<0.05为标准筛选差异代谢物,结果表明,与对照组相比,生土豆淀粉组筛选到5个差异代谢产物,焦谷氨酸浓度显著下降,2-甲基丁二酸和二十烷酸浓度显著上升,烟酸、次黄嘌呤浓度显著上升,同时添加生土豆淀粉显著影响了谷胱甘肽代谢、烟酸和烟酰胺代谢、嘌呤代谢等通路;果胶组共有26个差异代谢物,其中脂类所占比例最大,壬酸、花生四烯酸等10种脂类化合物的浓度均显著上升其中肌酸酐浓度显著下降,同时,添加果胶影响了脂肪酸合成、精氨酸合成、β-丙氨酸代谢以及碳代谢等代谢通路;添加菊粉对菌群代谢物影响不显著。结果提示,添加果胶显著改变了与脂代谢、碳代谢、氨基酸代谢等相关的微生物代谢产物含量,而生土豆淀粉影响部分微生物代谢物浓度,此外,菊粉对结肠微生物代谢影响不显著。综上所述,本论文研究表明不同日粮纤维可引起生长猪肠道黏膜基因表达、菌群结构和代谢物发生不同程度变化,并且在同一添加水平下,果胶的影响效果更为显著,高比例的果胶添加不利于猪的肠道健康。