猪肉是我国国民消费量最大的肉类，从吃饱到吃好，国人对于猪肉的热爱一直割舍不下。世界范围内的猪肉有一半都进了中国人的胃，中科院有报告预测，2026 年我国猪肉总消费量将达到 6300 万吨，人均一年吃 44.2 公斤猪肉。刚刚过去的 2019 年，猪肉价格屡创历史新高。昨天，第 6 批中央储备冻猪肉进行投放。今天，我们就来说一说如何实现科学养猪，希望这篇文章能给诸位产业人士带来新的启示和帮助，同时也为读者进行一次“科学养猪”的科普。
从 2018 年 8 月 3 日，中国确诊发生第一例非洲猪瘟疫情（ASF），至今全国共报告发生了 162 起非洲猪瘟疫情，共扑杀近 120 万头染疫生猪。目前，对 ASF 除了就地扑杀和无害化，没有其它预防和解决措施。而这些措施无疑直接造成产能被动下降，导致猪肉价格升高。
ASF 是一种由非洲猪瘟病毒（African Swine fever virus，ASFV）感染家猪和野猪引起的急性、出血性、烈性传染病。ASF 发病过程短，急性感染率高达 100%，所幸，只在猪中传播。
几十年来的科学不断发展，我们已经知道，人类和各种动物在其消化道、口腔、气道、皮肤与其它组织中存在大量细菌及其它微生物。其中，有些是致病的，但是大多数是无害的，甚至有一些是有益的。我们发现了肠道菌群和人体健康之间有着千丝万缕的各种联系，那么，猪的菌群又与猪的健康有着怎样的关系呢？怎样改善猪的菌群，让猪更健康，吃得更放心呢？
首先猪是畜牧业的主要物种之一，人们对于猪肉的需求很高。其次猪也是用于分析各种人类生理功能和疾病的首选模型之一。对于猪的肠道菌群研究早在 21 世纪初期就已经开始，在研究机构和动物营养公司的共同努力下，2016 年，华大基因和法国研究人员共同发布了第一个猪肠道菌群基因集。
研究团队通过对法国、中国和丹麦的 287 头猪的粪便 DNA 进行深度测序，共鉴定出 719 种微生物物种，其中 98%为细菌。有趣的是，猪与人类肠道微生物共享的基因数量居然是小鼠与人类的 5 倍。他们还发现，性别、年龄和宿主遗传学都可能会影响猪的肠道菌群，而对于抗生素抗性基因流行性的分析则证明了可以通过动物饮食消除抗生素的影响，以及降低了与耕作系统相关的抗生素抗性传播的风险。随着科研的不断深入与完善，猪的肠道菌群数据库也在不断地建立和更新。德国莱布尼兹研究所-微生物与细胞培养物有限公司建立了目前最全面且可公开获得的猪肠道细菌数据库 PiBAC，包括 9 个门 39 科，共计 112 种微生物。其中含有 21 种全新的物种和 17 个全新的属。通过功能预测，发现有限的物种就能代表猪微生物群的功能潜力。另外，基于对数据库的分析，该研究团队还提供了一些功能方面的见解，例如具有潜在抗菌活性的猪特有的新型小核糖体肽等。
随着测序技术和生物信息学的发展，人们对猪肠道菌群的了解不断加深，越来越多的研究发现猪肠道菌群发挥着重要功能，比如肠道菌群会影响猪相关的感染病。对于养猪的人来说，防病和防疫是关乎效益的重要一环，但即便按照规程严格控制养殖过程，仍然会因为感染病毒或者细菌导致产量下降，就算是那些高健康状态和有着全面疫苗接种计划的大规模农场，这些情况也无法避免。猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRS）和 2 型猪圆环病毒（PCV2）是影响全世界养猪业最重要的两个病原体。涉及这两种病原体的感染在全球范围内很普遍，主要通过限制体重增长和引起呼吸道疾病，导致猪肉生产损失。
图片来源：Meta-analysis To Define a Core Microbiota in the Swine Gut考虑到肠道微生物组对呼吸道病原体的潜在影响，堪萨斯州立大学兽医学博士 Megan C. Niederwerder 的团队研究了这两种病毒和肠道菌群间的相互作用。研究人员首先用两种病毒病原体感染了 95 头猪，并对其进行了为期 70 天的追踪。而后根据体重变化和临床体征选择了 10 头状况最好猪和 10 头状况最坏的猪，对它们的肠道菌群进行比较。
他们发现，状况较佳的一组比表现欠佳的猪明显拥有更多的微生物。他们还发现在状态较佳的一组中，一种非致病性的大肠杆菌菌株含量尤其高。为探究因果关系，研究人员进一步探究病毒感染前后的菌群变化。研究发现 70 天后，菌群多样性较低的猪病毒复制更多、肺部病变更严重以及体重增加较少。研究人员还尝试使用成熟、健康母猪的粪便进行粪便移植，以改善感染后的猪的菌群多样性。与治疗组相比，未进行移植的对照组猪的发病率和死亡率更高，而移植组的病毒复制减少，体重增加更明显。如此看来，拥有高丰度的菌群，确实能够提高动物对于病原体的抗性。也正是因为这样，我们应该更为谨慎的使用抗生素。正如萨斯喀彻温大学西部兽医学院教授 John Harding 所说：“我们做的任何破坏菌群的事情都可能造成问题，仔猪出生时是这样，整个猪的一生也是如此。与此相伴而生的是抗生素的使用，我们确实需要抗生素来治疗疾病，但是有时候我们不应该使用抗生素。毫无疑问，当给猪施用抗生素时，会引起菌群的转变。”Harding 建议，生产者和兽医必须牢记这一点，使用抗生素治疗猪病，产生的后果或许已经背离了使用的初衷。根据美国猪肉行业中有关抗生素使用的现行法规，必须根据对菌群组成和功能的影响，评估使用促进生长的抗生素的替代方法。该信息还必须与其他全身生理反应相结合，以解释改善猪健康和生长性能的机制。这正支持了 Harding 教授的建议。
肠道菌群除了与感染病相关，还能通过其他多种方式影响猪肉的生产。Purina Animal Nutrition 的猪营养学家 EmilyOtto-Tice 说，它改变了猪的健康状况。 Tonisity（一家致力于改善动物肠道健康的公司）的研发项目经理 Buzoianu 博士指出，菌群是肠道健康的中心，能够通过多个方面来影响猪肉的生产，比如影响饲料效率也就是提取养分的能力。虽然随着猪的年龄不断变化，肠道菌群会发生改变，但是饲料对肠道菌群的影响十分明显，而肠道菌群的变化会进一步影响健康。赵江潮+李英：猪一生中，肠道菌群如何变化
① 采集 18 头猪在不同时期共 16 个时间点的 273 份直肠拭子，分析猪一生的肠道菌群变化；② 共检测到 19 个门，厚壁菌门和拟杆菌门最多，菌群 α 多样性呈增加趋势，菌群结构随生长阶段改变，91 个细菌特征有阶段特异性；③ 移植生长阶段猪的粪菌，不影响受体断奶仔猪肠道菌群的整体组成和阶段特征，但显著提高了其生长性能，与链球菌属和梭菌科的增多相关；④ 鉴定出 69 个核心菌群成员；⑤ 日粮（尤其是玉米中性洗涤纤维）是塑造猪肠道菌群的主要因素。
Longitudinal investigation of the swine gut microbiome from birth to market reveals stage and growth performance associated bacteria
2019-07-30, doi: 10.1186/s40168-019-0721-7
【主编评语】阿肯色大学赵江潮与四川农业大学李英和团队的研究，近期在 Microbiome发表，该研究对猪一生肠道菌群的演替变化进行完整的纵向分析，鉴定出不同生长阶段的肠道菌群特征以及核心菌群成员，表明猪的饲料和/或肠道生理在菌群塑造中有重要作用，提示可通过优化阶段特异性的益生菌来改善猪的健康和生产。（@mildbreeze）
除了哺乳期与仔猪时期，其它时间使用的饲料都只有粗蛋白和纤维含量的差异，能量基本控制在 2,500 kcal/kg。粗蛋白的来源通常包括玉米、大豆、鱼粉等，不同膳食蛋白消化率存在差异，加上营养素比例的差异和消化时间，会导致猪肠道中氨基酸的组成和比例的差异，造成菌群代谢差异，最终影响猪的健康。关于纤维的摄入对于猪的健康影响，研究结果则戏剧性的呈现出两面性。喂食豌豆纤维和麦麸，会导致猪肠道菌群中双歧杆菌和乳酸菌增加，大肠杆菌降低，而喂食大豆纤维则出现相反的结果。随着产业人士不断意识到肠道菌群对于养猪的影响，过去 20 年，益生元和益生菌在养殖饲料中也逐渐成为必不可少的部分。它们有的被用作抗生素的代替物，用来治疗或预防一些常见疾病；有的作为养殖的调控措施，用以干预猪肉的肉质和脂肪含量。当然，如果我们能够确定特定饲料添加剂与肠道中特定细菌的丰度变化关系，并将这些菌群变化与饲料的特性（例如，饲料增重比）相关联，我们或许可以更具针对性地使用饲料添加剂，以避免浪费，降低饲料成本，同时改善猪的健康，提高生产率。
菌群的应用当然不仅仅于饲料，它可以应用于养殖的全过程，甚至是养殖环境等非动物的环节。比如，生产者可以通过比较农场中健康状况良好、中等和不良的猪的菌群多样性来确定“健康”的菌群，并以此作为依据，对病猪进行治疗或饮食干预，以提高生产性能和健康水平。同样，也可以在猪生长的最关键阶段（例如断奶前和断奶后）定期进行“菌群快照”。“菌群快照”可以让养殖者及早发现生长缓慢的猪是否携带致病菌，以预测潜在病原体的风险。当然，这需要进行更多的相关研究，来更好地探索菌群多样性随时间（从出生到断奶后）的系统变化，以及菌群与病原体之间的互相作用机制，以预测健康状况和生产绩效。对于生产者来说，处理动物粪便，尤其是其中的危险气体（硫化氢等）同样是一个重要的环节，可以利用特定的微生物来分解这些有害气体，以提高整个生产过程中人与动物的安全性。
图片来源：Role of the microbiome in swine respiratory disease
总之，新时代的养猪业已经到来，科学养猪是必然的发展趋势，而从菌群入手是个不错的选择。我们期望未来能出现更多的研究，阐明猪的菌群与动物生长、代谢、疾病甚至产出之间的关系，使生产者们能够有针对性且高效地实现养猪的过程，让国人能吃上物美价廉健康的好猪肉！
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1.https://www.nationalhogfarmer.com/animal-health/sleuthing-piglet-tremors2.Niederwerder, Megan C, Jaing, Crystal J, Thissen,James B,et al. Microbiome associations in pigs with the best and worst clinicaloutcomes following co-infection with porcine reproductive and respiratorysyndrome virus (PRRSV) and porcine circovirus type 2 (PCV2)[J]. VeterinaryMicrobiology:S037811351630061X.3.Niederwerder Megan C, Constance Laura A, RowlandRaymond R. R,et al. Fecal Microbiota Transplantation Is Associated With ReducedMorbidity and Mortality in Porcine Circovirus Associated Disease[J]. Frontiersin Microbiology, 9:1631-.4.https://www.dsmz.de/collection/catalogue/microorganisms/special-groups-of-organisms/pig-microbiome5.Aluthge, Nirosh & Van Sambeek, Dana & Hinkle,Erin & Li, Yanshuo & Fernando, Samodha & Burkey, Thomas. (2019).The pig microbiota and the potential for harnessing the power of the microbiometo improve growth and health. Journal of Animal Science. 97.10.1093/jas/skz208.