水禽肠道微生物及其研究进展

罗世琪，张秀文，苏健宇，陈龙海，杨 琳，王文策

(华南农业大学动物科学学院，广州 510642)

水禽是栖息在水面或近水处禽类的总称，畜牧养殖中主要指鸭和鹅。近年来，随着对肠道微生物研究的关注度提高，对于水禽肠道微生物的功能研究也不断深入，特别是在肠道菌群紊乱引发疾病的作用机制以及饲粮养分调节肠道菌群进而影响机体生理代谢等方面取得了较多成果。下文总结了水禽肠道微生物的组成、特点及功能，分析了影响水禽肠道微生物的多重因素，以期在养殖中为改善水禽肠道健康、提高生产效益，及后续水禽肠道微生物研究提供借鉴。

1 水禽肠道微生物的建立与组成

1.1 水禽肠道微生物的建立

肠道微生物的形成是自然选择的结果。动物肠道中的微生物主要由细菌、古生菌及真菌构成。在这些微生物群中，细菌(需氧、兼性厌氧和专性厌氧菌)是肠道的主要定植者，通常定义为肠道菌群。肠道菌群的建立和组成呈现一定的规律性。从细菌定植能力上讲，肠道细菌主要由三大类组成，最主要的一类是正常菌群，密度高，占消化道细菌的绝大部分(73%～88%)，主要由拟杆菌属等专性厌氧菌组成；另一部分是暂时在动物肠道中生存，密度较低，由外来菌群和环境菌群构成，以需氧和兼性厌氧菌为主，如链球菌在空肠中大约占6%；还有一部分细菌不能适应肠道环境或动物体不需要，基本不在肠道中定植而随粪便排出体外[1]。

与哺乳动物不同，对卵生动物而言，其胚胎发育是在蛋壳内进行的，因而出壳后并不依赖母体获取营养。微生物主要通过2种方式入侵胚蛋，分别是产蛋前入侵(垂直污染)和产蛋后因外界干扰如收集、运输等原因造成的微生物入侵(水平污染)[2]。研究表明，在垂直污染环节中，胚胎中存在丰富的微生物菌群，包含28个门和162个属，其中42%与母体相同，62%与子代相同[3]。这可能是由于精子进入输卵管前经过消化和生殖的共同通道——泄殖腔，而携带了部分母禽生殖道内的菌群，或细菌经由母禽的血液循环在卵巢和输卵管处进入卵子造成。

蛋产出后，蛋壳表面有一层胶护膜。除了有交换蛋壳内外水气的功能外，胶护膜还可以通过覆盖气孔和内含的抗菌蛋白抵御病菌入侵[4]。随着产蛋周龄的延长，胶护膜的质量呈下降趋势[5]。相比于野生环境下的水禽，人工饲养条件下的水禽因抵御环境的能力弱，应激反应大，胶护膜质量更差，细菌更容易入侵[6]。在水禽胚胎时期，蛋壳内的微生物处于极低水平，并且会随着胚胎的发育逐渐消失，如德沃斯式菌属(DevosiaNakagawa)。胚胎时期蛋壳内的细菌可能源自受精等过程侵入，在发育过程中被机体免疫机制清除；在禽类出壳后第7天，肠道定植菌群的数量相比于出壳前增加了10倍。当水禽发育至2周左右时，小肠和十二指肠内的菌群则基本建立，以乳酸杆菌为主[7]；但随着日龄的增加，水禽的肠道内菌群在不断地动态变化。研究表明，在不同的商业化饲养环境中，水禽各肠段优势菌群的变化将会更加复杂[8]。

随着水禽的生长发育，成长过程所接触的水体、大气、土壤和饲料等外界环境中的外来菌群，也可在肠道中定植，成为水禽肠道微生物群的组成部分。重要的是，和哺乳动物肠道相比，水禽肠道短得多，肠道环境更新更快，因而能够黏附在黏膜层或生长迅速的细菌更能适应水禽的肠道环境。

1.2 不同水禽肠道微生物的组成

1.2.1 鸭 鸭的生长发育主要分为出壳-雏鸭-成鸭3个阶段。鸭的肠道微生物因不同的生长发育阶段，其组成也发生变化，在不同的肠道部位、不同品种间优势菌群也有特异性。Best等[9]利用高通量测序技术发现，北京鸭盲肠微生物种群在雏鸭阶段高度变化，到成鸭时期才发育成为稳定的菌系。出壳后第4天，北京鸭肠道内的优势菌门从变形菌门转变到厚壁菌门，这与北京鸭孵化后的前7 d肠道的生长发育旺盛状态相符合。在12～14周龄，北京鸭肠道的优势菌门转变为拟杆菌门，这一变化在番鸭中也有类似表现[10]。同样的，朱春红等[1]的研究也证实在成年高邮鸭的整个发育阶段，小肠主要以拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门为优势菌门。其中，拟杆菌是健康鸭肠道内容物中的绝对优势菌，其原因可能是拟杆菌科中存在较多的多糖降解、淀粉降解和蛋白质分解功能相关的菌。这类菌可能参与家禽肠道的生理代谢过程，在家禽盲肠特定的消化环境中发挥着提高宿主免疫力、维持肠道微生态平衡等重要作用[11-12]。另外，芽孢杆菌属、棒状杆菌属、乳球菌属、鞘氨醇单胞菌属和链球菌属这几类菌属与鸭的体重、十二指肠、空肠和回肠的长度和重量呈正相关，也可作为评价鸭肠道微生物区系健康程度的重要指标[10]。

鸭肠道菌群的丰度不仅随着发育时间的变化而改变，在空间上，不同肠段内的菌群种类差异也受到环境(如酸性环境、渗透压等)、宿主机体状态、生活环境、营养饲料等多因素的共同影响。从胃肠道的近端到远端，随着胃肠道pH的升高，细菌总数以及厚壁菌群和拟杆菌群的总占比不断增加[13]。十二指肠中，乳酸杆菌为优势菌门，帮助调节十二指肠pH，促进食物的消化和吸收；空肠内容物中的梭状芽孢杆菌门、乳杆菌门、肠球菌科、乳杆菌科、链球菌科、肠球菌属、链球菌属和念珠菌节杆菌在第4周时与十二指肠和回肠中的内容物有显著差异[10]。与空肠相比，鸭盲肠菌群主要发挥分解碳水化合物的功能，内容物中的乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，以及丁酰辅酶A的基因拷贝数目要明显高于其他肠段，其优势菌门是拟杆菌门和厚壁菌门[13]。

不同品种鸭的肠道菌群之间也有所差别。北京鸭和番鸭回肠和盲肠中的优势菌门是拟杆菌门(>80%)，盲肠中的微生物群分别由约50%的拟杆菌组成[9]。绍兴鸭盲肠微生物由约33%类杆菌组成[14]；樱桃谷鸭盲肠由约33.4%的拟杆菌组成[15]。同一饲养条件下，北京鸭与枫叶鸭的盲肠微生物菌群相似度从21日龄的74%下降到42日龄的47%～63%[16]。这可能是由于不同品种的肉鸭肠道发育模式的差异而导致。

1.2.2 鹅 同其他水禽相比，鹅对纤维类饲料的消化利用率更高，属于节粮型草食家禽。这与它的肠道微生物菌系密切相关。鹅对粗纤维具有较高的消化利用能力是由于其盲肠内的微生物(如拟杆菌门、脱硫孤菌、瘤胃球菌等)对纤维类、碳水化合物有高效分解利用能力[17-19]。

鹅的早期生长过程中优先发育肠道，28～42日龄之间基本发育至成熟，空肠发育最为迅速。性别也是鹅肠道发育的影响因素：母鹅的回肠发育比公鹅晚，但成熟时盲肠较公鹅更长[20]。同样地，因机体内环境不同与外部环境的影响，在鹅不同的肠段，微生物的丰富程度是不同的。鹅盲肠中厚壁菌门和拟杆菌门丰度之和最高，然后依次为十二指肠、空肠和回肠[21]。5个肠段中回肠的细菌种类最少，其他肠段细菌的多样性指数更高，十二指肠和空肠的细菌组成相似，而盲肠和结肠的细菌组成更相似[22]。

利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱和16S rRNA测序技术对鹅肠道微生物组成进行分析鉴定，共鉴定出29个细菌门，最为丰富的10个门类为泉古菌门、绿弯菌门、软壁菌门、螺旋体门、梭杆菌门、放线菌门、蓝藻门、拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门。其中，拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、蓝藻门和放线菌门为鹅胃肠道的主要优势菌门。胃、十二指肠、空肠、回肠和直肠中变形杆菌占绝对优势，且均以变形菌门和厚壁菌门为最主要的优势菌门；而盲肠以厚壁菌门和拟杆菌门为最主要的优势菌门，且厚壁菌门占比最多[23]。

在不同品种的鹅盲肠内容物和盲肠黏膜中，品种间肠道微生物组成有明显差异。这可能是由鹅的饲粮和养殖环境等因素不同造成的，但其优势菌门均为厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门，这一结果在其他水禽中也得到广泛验证(表1)。

表1 不同品种的鸭和鹅盲肠内容物中主要菌门的相对丰度

续表

2 水禽肠道微生物的功能

大量研究证实，良好的肠道环境有助于肠道屏障的形成，从而抵御疾病入侵。而微生物菌群在肠道屏障建立过程中，发挥着至关重要的作用。肠道微生物菌群与宿主的健康发育息息相关，可以帮助消化、促进营养吸收和能量利用[30]，此外，还对行为(如交配、识别和迁徙)[31]、免疫防御、繁衍生殖等方面产生影响。它既参与维持胃肠道的稳态，同时也参与介导其他器官的生理功能。

2.1 肠道微生物对水禽生长性能的影响

水禽的系统发育与其肠道微生物群落系统树呈现互利共生关系[32]，表明想要实现最佳生产性能必须以肠道健康为基础。有研究证明，胃肠道发育与家禽生长速度具有高度相关性[33]。在肠道发育过程中，家禽微生物菌群也随之发生改变，使得大多数有益菌成为优势菌群[34]。同时，品种间的差异使得禽类获得不同的肠道菌群，从而表现出不同的耗料增重比[16]。另外，肠道菌群与组织器官的发育也具有一定的相关性。Tao等[35]研究发现，甲烷菌和厌氧菌与卵巢重量显著呈正相关，乳酸菌与脾脏重量呈显著正相关，螺旋体门的Sphaerochaeta，蜈蚣草科ErysipelotrichaceaeUCG.004和乳球菌属均与脾脏重量呈显著正相关关系。提示可以通过调节肠道菌群来削弱遗传因素导致的生长性能障碍或器官发育差异。

研究表明，类杆菌的相对丰度与鹅的体重、日增重和日增重指数呈正相关[36]。粪肠球菌及其细菌素被发现有抑制角蛋白溶解的功能，从而形成防止羽毛降解的化学防御[37]。除此之外，肠道乳酸杆菌是唯一一种丰度与体重和脂肪量变化呈负相关的菌种[38]。饲粮中添加乳酸菌可以显著降低禽舍内氨浓度，显著减少盲肠大肠杆菌数量，表明饲粮中添加乳酸菌对家禽的生长性能和肠道微生物也有积极影响[39]。

胡亚芳[40]研究发现，盲肠内容物中α-变形菌门下的Sphingomonas、细杆菌属Microbacterium和放线菌门红蝽菌纲的斯拉克属(Slackia)通过影响家禽肝脏、腹脂、胸肌和腿肌中脂肪代谢水平，对家禽的生长性能产生显著影响。其中，家禽的盲肠内容物中Sphingomonas与血清中高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、肝脏中肉毒碱棕榈酰转移酶1(CPT-1)和胸肌中CPT-1与磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)的表达量呈显著正相关，Microbacterium与肝脏、腿肌和胸肌中的CPT-1、p-AMPK表达呈显著的正相关关系。两者均为有益菌，促进脂肪氧化产生能量促进动物机体的生长发育。而Slackia与动物机体与血清中总胆固醇(TC)、HDL-C 浓度，肝脏中p-AMPK，胸肌中CPT-1、p-AMPK和腿肌中p-AMPK的表达呈显著负相关，有利于组织中脂肪的合成与沉积，推测为肠道中的有害菌。

2.2 水禽肠道微生物对养分消化吸收的影响

水禽的肠道微生物直接承担着宿主的部分消化吸收功能。在近端胃肠酶和微生物的共同作用下，饲料中的蛋白质、脂肪和糖类等营养物质被消化吸收并代谢。有研究表明，厚壁菌门有助于宿主从饲料中获取能量和吸收营养[41]，拟杆菌属的巴恩斯氏菌(Barnesiella)则与宿主对碳水化合物的利用有关。而饲料中纤维、木质素等非营养性物质则需要特定的肠道菌群进行分解，进而产生短链脂肪酸(SCFA)，如乙酸、丙酸和丁酸等[42]。宿主可以利用短链脂肪酸作为氮源和碳源，来提高饲料转化效率[43]。研究发现，鹅自身不产生纤维素分解酶和半纤维素分解酶，包括胶质类芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、解纤维梭菌、溶血性葡萄球菌和绿脓假单胞菌等。这部分细菌能够分泌纤维素分解酶[44]，帮助鹅消化纤维[19]。

纤维素在肠道的降解主要分为两个步骤。首先，在肠道细菌产生的纤维素酶作用下，纤维素被降解成纤维二糖，这步反应只在肠道中进行。然后，纤维二糖可以通过两条可供选择的途径进入糖酵解/糖异生途径。其中一条途径首先在β-葡萄糖苷酶的催化下转化为β-D-葡萄糖，然后通过葡萄糖-6-磷酸异构酶转化成β-D-果糖-6P；另一条途径是首先通过纤维二糖磷酸化酶转化为α-D-葡萄糖-1P，再通过磷酸葡萄糖变位酶转化为α-D-葡萄糖-6P，最后通过葡萄糖-6-磷酸异构酶转化为β-D-果糖-6P。其中，β-葡萄糖苷酶、葡萄糖-6-磷酸异构酶、6-磷酸果糖激酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶和磷酸甘油酸激酶、丙酮酸脱氢酶复合体等基因在鹅肠道细菌中的表达明显高于鸡[19]，这可能是鹅比鸡具备更高的粗饲料消化能力的重要原因。

此外，水禽肠道微生物还直接影响着机体的能量代谢水平。对鹅的肠道菌群关联性分析表明，Turicibacter和Parasutterella与腹脂沉积呈正相关，这两类菌的主要功能是通过促进分解高能量食物来增加鹅腹部脂肪沉积[45]。同时，鹅肠道微生物也影响着胆碱相关的新陈代谢过程，进而间接影响着脂质储存的方向[46]。有趣的是，鹅的脂肪肝是能够自愈的[47]，肠道乳酸杆菌在肝脏修复机制中发挥重要作用。研究表明，过量饲喂的鹅血清和肠道中的乳酸含量显著高于正常饲喂组，同时介导炎症的补体系统受到抑制，而肿瘤坏死因子-α(TNF-α)通过肝细胞核因子1A/补体C5途径(HNF1α/C5途径)受到乳酸的抑制[48]。这一发现对人类脂肪肝的治疗也有重要研究意义。另外，肠道微生物也参与水禽的氮代谢。水禽的生理结构不同于大多哺乳动物，其肠道和泌尿生殖道在泄殖腔会合，因此尿液与粪便不能分离。一些尿液可能由于直肠的逆行蠕动而进入盲肠，盲肠细菌随后可将尿酸分解为氨，后者可被宿主吸收并用于合成谷氨酰胺等几种氨基酸。

2.3 肠道微生物与水禽免疫系统的关系

在免疫方面，肠道菌群可以直接保护宿主免受病原体侵扰，改善肠道健康，降低炎症性肠道疾病的风险。研究发现，饲喂含有枯草芽孢杆菌的樱桃谷鸭体重和相对免疫器官重量显著提高，先天免疫反应和对大肠杆菌和新型鸭呼肠孤病毒的抗性得到改善[35]。此外，肠道微生物群能促进黄酮类化合物转化为酚酸类化合物，如原儿茶酸和对羟基苯乙酸，表明微生物群能提高黄酮类化合物的生物利用率[36]。黄酮类化合物主要通过促进肠道益生菌的生长，提高乳杆菌和双歧杆菌的丰度，并抑制病原菌来保证肠道菌群的完整性，从而调节健康状况[49]。有证据表明，这些共生微生物在肠道上皮表面通过维持屏障的完整性来抑制病原体入侵[50]。因此，增强肠道屏障已成为预防和治疗水禽疾病的方法之一。目前已证实，黄酮类天然产物可以预防和治疗肠道炎症[49]，但针对不同类的黄酮类天然产物，是哪一类菌群主导参与转化代谢，以及二者之间相互作用的机制仍有待进一步研究。

水禽胃肠道微生物中类杆菌、杆状杆菌、丁酸杆菌、瘤胃球菌、振荡杆菌和黏螺旋菌在盲肠中含量丰富，且相互间关系密切[13]。这些关键细菌为宿主提供能够作为能量来源的SCFA[23]。SCFA能够增强上皮屏障功能，调节黏蛋白的产生。这一过程主要以两种途径参与调控，一是激活细胞受体从而使细胞增殖或分化，二是其作为HDAC抑制剂来减少促炎细胞因子的产生，发挥抗炎作用，并促进T细胞分化为效应性T细胞和调节性T细胞等。王可鑫等[51]研究发现，随着肠道发育，SCFA在15日龄肉禽中达到高浓度，并在此后保持稳定。

肠道屏障是宿主抵御入侵的共生菌、肠道病原体和天然毒素的第一道防线。因此，肠道微生物菌群紊乱导致的对水禽自身以及通过食物链对其他生物和人类的不利影响往往容易被忽略。而肠道微生物的紊乱可能会导致传染病的敏感性增加和病原体的定植，如弯曲杆菌、沙门氏菌属、致病性大肠杆菌、微孢子虫、隐孢子虫等[52]。再如，肝病与肠道微生物群的种类和数量(过度生长)失调变化有关，肠道微生物组对肝脏疾病的影响不仅导致了肝脏损伤和炎症，以及微生物代谢产物的简单移位，同时，还会对肠道产生的代谢产物和宿主造成影响。

3 影响水禽肠道微生物的因素

通常情况下，健康的水禽肠道微生物的组成与丰度保持动态平衡状态，而影响水禽肠道内微生物的因素主要有饲粮组成、动物体生理状态、外界环境因素、微生物自身因素和微生物间的互相作用。

3.1 饲粮组成

饲粮是引起宿主胃肠道微生物群落变化的直接驱动因素[53]，其中的饲粮种类、纤维含量、水分、有毒有害成分等能够直接对水禽的肠道微生物产生影响，而针对性地改变饲料及饲料添加剂的成分能更科学有效地调节肠道菌群，减少有害菌的增殖。

饲粮中的营养成分可对肠道微生物产生较大影响。研究表明，过低的饲粮粗纤维水平会降低家禽盲肠微生物的多样性，而将饲粮中的粗纤维水平提高至4.3%或6.1%，可有效提高肠道中有益菌群的相对丰度，并且减少有害菌群的相对丰度[54]。添加适当比例的黑麦草可提高鹅肠道内纤维素降解菌的相对丰度[45]。同时，发酵饲料也可引起鹅肠道出现大量类杆菌，可能有助于肠道对发酵饲料的适应，从而提高营养物质的消化率[36]。饲粮中的抗性淀粉作为发酵底物有利于肉鸭肠道丁酸盐产生菌的生长[50]，而蛋白质含量的增加会导致水禽盲肠内微生物群落多样性减少。高蛋白质高钙饲粮会提高雏鹅肠道有害菌群丰度，从而破坏肠道微生态平衡[55]。

饲粮因素引起的肠道菌群改变，进而引起机体生理代谢的差异。这些变化往往是由于菌群及其代谢产物进入宿主血液循环而引起的。饲粮中较高的果胶含量会改变仔鹅肠道微生物的结构组成，降低菌群多样性，促使有害菌如螺杆菌属和梭菌属等在肠道中的滋生[56]。螺杆菌的鞭毛可穿过消化道上皮细胞的黏液层，通过内化作用穿过黏膜上皮进入血液循环扩散[57]；而梭菌属肉毒杆菌通常在野生水禽中检出，其在肠道中可大量繁殖并引起水禽肉毒中毒[58]。饲料中某些有害成分对肠道菌群也有影响。内毒素脂多糖(LPS)的注射试验表明，LPS具有促进鹅肠道变形菌门、放线菌门生长和抑制拟杆菌门繁殖的作用[41]。同时，饲粮中赭曲霉毒素A(OTA)的污染也改变了肉鸭肠道菌群组成，降低了厚壁菌门的相对丰度，增加拟杆菌门和拟杆菌属的相对丰度，导致革兰氏阴性菌源的LPS含量增加，并通过损伤的肠道屏障进入血液和肝脏，引起鸭肝脏炎症的发生[59]。此外，研究发现螺杆菌产生的内毒素对小鼠巨噬细胞及黏膜细胞也具有强激活作用，尿素酶阳性的螺杆菌可通过分解尿素，产生大量的氨直接损伤黏膜或激活中性粒细胞和炎症细胞因子引起炎症反应[60-61]。水禽肠道内螺杆菌属是否会引起类似的炎症反应还有待于进一步探索。

饮食的pH也可通过影响肠道微生物的纤维素酶的活性，来影响肠道微生物的生长增殖[62]。此外，pH的变化还会引起微生物体表面的电荷变化，对肠道环境中的化合物也有离子化作用，从而间接影响微生物的营养吸收。提高pH或加入还原性物质，可降低氧化还原电位(Eh)，而肠道中大部分肠道微生物为厌氧菌或兼性厌氧菌，偏低的Eh值有利于肠道微生物的生长[63]。

除饲粮因素外，某些外源性添加剂也对肠道菌群产生一定影响。饲粮添加甘露寡糖，可降低具有Ⅰ型菌毛的细菌病原体的群体浓度，甘露寡糖还能维护肠道屏障功能，使病原体无法侵入，促进双歧杆菌和乳酸菌在肠道中定植，增强抗病原微生物的抗菌活性，提高机体免疫能力[64]。 除此以外，Kasianenko[65]发现在日粮中添加4 kg/t甘露聚糖可降低肠道病原菌浓度，提高乳酸菌和双歧杆菌浓度，从而起到调节肠道微生物菌群的作用。原因是沙门氏菌、大肠杆菌、弯曲杆菌等大多数病原菌均是通过受体(菌毛)附着在肠道上的，而甘露聚糖可以与这种特异的受体(菌毛)结合，使得病原菌不能入侵到肠细胞表面，同时刺激肠道有益菌群的发育，提高其对病原菌的竞争活性。也有研究表明，在饲粮中添加糖聚肽(GMP)可降低硫酸盐还原菌如脱硫弧菌属的相对丰度而发挥抗炎作用。脱硫弧菌属通过还原消化道中的亚硫酸盐、硫酸盐和黏蛋白中的硫酸黏多糖，产生具有细胞毒性的硫化氢，从而引起炎症，而GMP通过改变黏蛋白的合成，阻碍脱硫弧菌属对硫酸黏多糖的还原，间接降低了脱硫弧菌的相对丰度，抑制其代谢引发的炎症[66]。有机酸制剂(OABF)除了抗菌特性外[67]，还可以调节盲肠微生物区系组成，显著提高糖酵解酶如α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和α-半乳糖苷酶等的活性，从而提高淀粉、非淀粉多糖和半乳糖苷(例如拉菲糖和水苏糖)的总消化量[53]。

此外，采食行为也对肠道菌群产生一定影响。研究表明，过度摄食(液压喂养58%玉米粉和42%玉米粒的饲粮)使北京鸭回肠菌群的丰富度和多样性降低，其中，梭菌科、乳杆菌科、链球菌科和肠球菌科在回肠中的相对丰度反而增加，并且盲肠菌群的丰富度和多样性增加[9]。

综上，饲粮因素对水禽肠道微生物有着重要的调节作用。通过精准调控饲粮配方来调控水禽肠道微生物，进而在精准营养需求、畜产品安全及提高经济效益等方面发挥作用将是未来水禽肠道微生物应用研究的主要方向。但与猪和肉鸡上的研究相比，水禽肠道微生物的营养调控研究相对落后，需要更多、更深层次的研究。

3.2 动物体生理状态

肠道微生物种类和数量的不同会给动物体生理状态带来变化，相对的，动物体因繁殖、疾病等原因带来的生理变化也会对肠道微生物产生影响。不同种类的水禽，其饮食、肠道结构存在差异，因而拥有不同的肠道菌群组成。而病理状态下的动物体内的肠道微生物也会发生异常现象，如肠道微生物与肠黏膜相互作用从而改变其结构和活性，同时肠道炎症还可引起肠道微生物代谢产物的渗漏和转运[68]。

研究表明，患痛风的雏鹅肠道菌群多样性降低，而变形菌门、肠球菌属、埃希菌属以及变形菌属等细菌丰度增加，并通过激活TLR4/MyD88/NF-κB通路诱发炎症反应，加剧肾脏损伤[69]。比较马岗鹅在休产期、产蛋期和就巢期肠道微生物组成，发现厚壁菌门在鹅休产期所占比例最高，就巢期和产蛋期所占比例较低，就巢期拟杆菌门所占比例高于休产期和产蛋期，变形菌门和梭杆菌门均在产蛋期最高、休产期最低，且反季节生产会对肠道微生态的区系特征造成影响[25]。

3.3 外界环境因素

外界环境包括饲养环境、饲养方式和外来物种等因素。研究外界环境因素对水禽肠道菌群多样性和丰度的影响并探讨其作用机制，对实际生产有重要意义。

3.3.1 饲养环境 在舍饲环境中，光照因素对家禽的生产性能具有显著的调节作用，是畜舍环境控制研究的重要关注点之一。因光照时间、波长、频度等条件的不同而对家禽生产性能和肠道微生物的影响有所不同。研究表明，随着光照时间的增加，鹅肠道厚壁菌门和放线菌门的占比下降，而变形菌门和拟杆菌门的占比上升[70]。在不同波长的光照处理下，白光下厚壁菌门占比最高，红光次之，蓝光最低；变形菌门在蓝光条件下占比最高，红光和白光下差异不显著；拟杆菌门在蓝光条件下占比最高，红光次之，白光最低。同时，Li等[41]研究发现，蓝光饲养下的63日龄鹅与白光和红光条件下的鹅肠道微生物菌系有显著差异，影响了饲料的消化吸收，与该条件下生长效益最低的结果相一致。

3.3.2 饲养方式 养殖方式的不同也会对水禽肠道微生物的组成及丰度产生影响。研究表明，当禽类被饲养在坚硬的地板上时，由于粪食癖的原因，粪便中某些细菌蛋白能再进入体内，并在近端肠道中被消化和吸收[41]。网纹地板旱养(DRNF)的养殖方式不影响回肠或盲肠中肠道微生物区系的Alpha多样性，但在不同分类水平上诱导了一定数量的细菌丰度的变化，包括厌氧双螺菌、乳螺科、蓝藻、乳杆菌科、变形杆菌等[71]。另外，Kan等[72]研究发现，网上平养能够提高番鸭肠道菌群多样性；而与平养模式相比，笼养模式下高邮公鸭的粪便菌群丰度和多样性较高[73]。同样地，相比于地面平养，网上养殖的绍兴鸭瘤胃球菌科Ruminococcaceae的OTU数目与机体雌二醇水平呈正相关，表明肠道微生物的敏感性及与机体联系的紧密性[74]。

3.3.3 外来物种 各种野生鸟类被认为是细菌病原体的传播载体，在与复杂环境接触后，易携带细菌的整合子和抗生素抗性基因，污染饮用水、动物用水和娱乐用水等水源[75]，影响提供给消费者的水禽产品，进而对公共健康造成危害[76-78]。调查显示，病毒从野生鸟类传播到家禽的风险很高，尤其容易在家禽养殖密度高的地区发生大规模感染[79-80]。肠道是禽流感病毒侵染的主要场所之一，感染低致病性禽流感病毒(LPAIV)的家禽偶尔表现出腹泻的临床症状；其发病机制被认为是多因素的，包括病毒感染、高分泌和吸收不良对肠道上皮的原发损伤[81]。作为LPAIV的宿主，鸭在感染后携带病毒的时间很长，并且可将病毒从肠道排出，从而传播病毒。除病毒外，外来物种也会引起家禽的肠道细菌群落发生变化。如弯曲杆菌是许多野生鸟类(包括水禽)肠道中常见的共生菌，是水禽胃肠道感染的主要原因。陈飞洋[82]研究发现，感染H9N2 AIV后，家禽肠道微生物的结构和组成发生改变，大肠杆菌急剧增加，同时由于肠道紧密连接破坏，通透性增强，病原菌进入机体其他组织器官，加剧了机体炎症反应。

3.4 微生物自身因素及互作

已有研究指出，机体的肠道微生物菌落可以反应机体所处环境的物理化学特性，如十二指肠呈酸性环境，肠道内容物与其他肠段相比差异最显著的细菌菌门是变形菌门，以及其他兼性厌氧、且具一定耐酸能力的菌属种如螺杆菌、乳杆菌、肠杆菌、链球菌等[21]，因此，对于肠道微生物群落结构的研究，可以帮助人们在生产实践中追溯致病原，降低生产风险，提高生产效率。各段肠道环境的不同使其附着点也有所差异，同时各种微生物在外源性营养物质和内源性底物上生长的能力的差异以及其对外界pH、Eh和饮食中有毒化合物的适应力与抵抗力的差异，均是影响其在肠道中分布和生长的因素[59]。以变形杆菌为例，它是兼性或必需的厌氧菌，能耐受缺氧条件。因此，变形杆菌被发现是厌氧胃肠道环境中最普遍的细菌门[83]。

水禽肠道中微生物的种类丰富。出于对自身生长增殖的需求，微生物对肠道环境资源进行争夺，同时肠道中不同的微生物之间也存在着复杂的互作关系，如共生关系或颉颃关系。比如产甲烷菌和硫酸盐还原菌之间存在颉颃作用。饲粮中添加枯草芽孢杆菌能够促进乳酸菌的生长，抑制大肠杆菌的增殖，维持肉鸭肠道微生物区系的平衡[84]。

4 小 结

肠道微生物群落是一个庞大而复杂的动态系统，它同时受到母体、饲粮、环境、动物生理状态及自身菌种间作用等影响。对于水禽肠道微生物的研究，一方面要聚焦营养与肠道微生物的互作关系，做好生产养殖中的配方设计和环境管控，以提高饲料转化效率、日增重等生产效益；另一方面则需要倾向于在水禽肠道微生物研究水平上，研究不同类型微生物的功能，阐明其影响机体健康状况、生长发育的作用机制，制定预防方案、诊断措施和治疗药物。通过不断认识、发掘和扩充水禽微生物种类，揭示水禽独有微生物的功能(如对粗纤维的高降解能力，对多糖分子的消化利用能力，对碳氮代谢的特有途径及差异等)，分离培养水禽肠道微生物建立菌库，将有助于从肠道微生物这一崭新靶点精准调控水禽的营养、免疫和生长过程。