羊瘤胃优势菌组成的Meta分析

冯肖然，缪佳辰，葛佳雯，王 卓，韩佳豪，李 宇，严 慧，张英杰，纪守坤，刘月琴

（河北农业大学动物科技学院，河北保定 071000）

瘤胃微生物与羊的营养物质消化吸收和免疫功能有着密切的联系。前人研究表明，靶向瘤胃菌群的日粮或添加剂可有效提高羊的饲料转化效率和生长性能，其中核心微生物（如瘤胃厚壁菌门和拟杆菌门）发挥了主导作用。因此，瘤胃细菌群落研究可为提高肉羊养殖饲料转化效率和养殖效益提供重要保障。高通量测序技术具有低成本高精度分析的特点，利用该技术已对羊瘤胃菌群进行了广泛研究，但瘤胃微生物结构容易受到动物品种、年龄、日粮和健康状况等多方面的影响，不同研究所报道瘤胃内优势微生物的种类和丰度的差异，制约了人们对羊瘤胃菌群结构规律性的认识。Meta分析也称荟萃分析，可以对前人研究进行系统分析和量化综述，增加统计检验效能，对效应指标的结果进行更准确、客观地评估。本文拟采用方差倒数法Meta分析，获得羊瘤胃细菌群落组成中的优势菌丰度，为羊瘤胃菌群研究提供基础数据参考。

1 材料与方法

1.1 文献检索 利用知网、维普和万方中文数据库进行文献检索，检索主题词为羊+瘤胃+菌群、羊+瘤胃+微生物、羊+瘤胃+细菌，采用高通量测序方法的试验研究并获得瘤胃细菌群落组成的丰度信息，检索论文发表时间为1999年6月至2021年3月。

1.2 纳入标准 ①研究对象为断奶后至少14 d的羊；②提供了羊品种和健康状况信息，并且试验羊健康状况良好；③以数据形式明确给出了羊瘤胃细菌群落组成门和属的丰度信息；④统计指标完整，包含微生物丰度、试验动物数量、统计指标变异（SD或SE）信息。

1.3 排除标准 ①健康异常的羊；②重复发表文献；③综述或观点类型文献；④以图表展示结果，难以提取定量数据文献。

1.4 数据分析 运用R软件（3.6.3）Meta程序包（4.11-0）采用方差倒数法进行数据的Meta分析。利用统计学异质性I和值进行判断数据异质性，当I＜25%且＞0.1时，认为异质性较小使用固定效应模型（Fixed Effects Models，FEM）分 析；而 当I＞25%且＜0.1时，则认为存在异质性，采用随机效应模型（Random Effects Models，REM）分析。通过逐项剔除单一研究数据，观测单个研究对整体结果的影响，评估分析结果的敏感性，任一项研究数据去除后整体结果改变量均低于5%，则认为结果敏感性低、稳健性高。采用Meta程序中bias函数的Egger法进行纳入数据的偏倚检测，＜0.05认为存在显著偏倚。数据采用合并效应值和95%CI（置信区间）表示。

2 结果与分析

2.1 文献检索结果 本研究共检索到相关文献40篇，通过阅读文献，与纳入和排除标准对比，共保留9篇文献，包括444只试验羊。数据通过Meta方差倒数法加权合并后，丰度高于1%的微生物在门水平上有厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门，在属水平上有普氏菌属和瘤胃球菌属。所纳入文献中，厚壁菌门、拟杆菌门和普氏菌属各31组数据，放线菌门共20组数据，变形菌门共27组数据，瘤胃球菌属共24组数据。纳入文献基本参数特征见表1。

表1 纳入文献基本参数特征

2.2 羊瘤胃优势细菌组成 羊瘤胃中优势菌丰度Meta分析结果见表2。各种优势菌的丰度在不同研究间存在实质的统计学异质性（＜0.05，I＞25%），采用随机模型（REM）进行数据合并。结果显示，在门水平上，羊瘤胃中的优势菌丰度由高到低依次为拟杆菌门43.11%（95%CI：41.26%～44.95%）、厚壁菌门32.24%（95%CI：28.54%～35.39%）、变形菌门3.95%（95%CI：3.25%～4.64%）、放线菌门1.13%（95%CI：0.71%～1.55%）；在属水平上，羊瘤胃中的优势菌丰度由高到低依次为普氏菌属23.55%（95%CI：20.54%～26.57%）、瘤胃球菌属2.32%（95%CI：1.88%～2.75%）。敏感性分析表明，单一研究对结果的改变量均低于5%，表明该结果具有良好的稳健性。偏倚性检测表明，所纳入文献的厚壁菌门、放线菌门和普氏菌属不存在发表偏倚（＞0.05），拟杆菌门、变形菌门、纤维杆菌门和瘤胃球菌属存在发表偏倚（＜0.05）。

表2 羊瘤胃优势微生物在门和属水平上的相对丰度

3 讨 论

3.1 羊瘤胃内门水平上优势菌组成 本研究结果表明，在门水平上厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门为羊瘤胃菌群的优势菌（丰度高于1%），其中拟杆菌门和厚壁菌门占主导地位（丰度高于20%）。但不同研究中优势菌丰度差异较大。董春晓等研究认为湖羊瘤胃中厚壁菌门为第一优势菌，而赵梦迪等测定结果表明拟杆菌门为湖羊瘤胃第一优势菌。厚壁菌门与拟杆菌门的相对含量与宿主能量获得效率密切相关，厚壁菌门丰度高于拟杆菌门时宿主可更高效地获得能量，因此日粮结构可能是影响优势菌排序的重要因素。张智安等测定湖羊瘤胃菌群时发现，第一优势菌会随日粮添加蜜蜂肽水平而发生改变；马秀花等研究表明，湖羊日粮中添加甘露寡糖也可以显著改变优势菌丰度；占今舜等研究指出，湖羊日粮能量提高时厚壁菌门丰度增加而拟杆菌门丰度降低。本研究通过Meta分析结果表明，羊瘤胃中拟杆菌门预期丰度为43.11%，为第一优势菌，厚壁菌门丰度为32.24%，为第二优势菌。

3.2 羊瘤胃内属水平上的优势菌组成 本研究结果表明，在属水平上羊瘤胃优势菌为普氏菌属和瘤胃球菌属（丰度高于1%），其中普氏菌属占主导地位（丰度高于20%）。普氏菌属是一类严格厌氧的多形态杆菌，在瘤胃中分布广泛，主要发挥降解纤维素和蛋白质等营养物质的功能。前人报道中尽管均认为羊瘤胃中普氏菌属为第一优势菌，但其丰度差异较大。马秀花等测定滩羊瘤胃菌群组成时发现，普氏菌属丰度仅为5%，并受日粮中甘露寡糖含量的影响；而曹琪娜等测定小尾寒羊瘤胃菌群时发现，普氏菌属丰度可以达到39%，

也受日粮中-聚谷氨酸含量的影响。可见动物品种和日粮均可显著影响普氏菌属丰度。本研究通过Meta分析表明，羊瘤胃中普氏菌属丰度预期值为22.85%，95%CI为21.35%～24.35%。

3.3 异质性和偏倚来源 前人研究表明，瘤胃菌群既具有易变性也具有稳定性。易变性是指宿主基因型、生理阶段、日粮、环境和健康状况等多种因素均会对瘤胃菌群产生显著影响，因此瘤胃菌群改变对宿主健康和营养消化代谢状态具有良好的指示作用，这也是本研究中异质性和偏倚的主要来源。稳定性是指尽管瘤胃菌群会受到各种因素的影响，但核心微生物组成和结构能够保持基本恒定，因此借助Meta分析可以揭示瘤胃优势菌群的基本组成规律，这也是本研究的理论基础。本研究结果表明，各类群微生物丰度均存在显著异质性，厚壁菌门、放线菌门和普氏菌属无发表偏倚，拟杆菌门、变形菌门、纤维杆菌门和瘤胃球菌属存在显著发表偏倚，这些异质性和偏倚可能与不同研究中羊品种、饲料、饲养方式和生理阶段差异有关。本研究结果也表明，尽管各项研究存在异质性和发表偏倚，单一研究对整体结果的改变量均低于5%，表明该结果具有良好稳健性，说明日粮和品种会影响瘤胃菌群的组成，但一般对优势菌群丰度影响较小。

4 结 论

本研究结果表明，羊瘤胃中占主导地位的微生物类群分别为拟杆菌门、厚壁菌门和普雷沃氏菌属（丰度高于20%），该结果可为羊瘤胃微生物研究提供数据参考。