在现代养猪业中,仔猪的健康状况及生长性能会直接影响到生猪饲喂时间以及屠宰体重。仔猪的生长状况关系着养猪生产的经济效益。仔猪的肠道功能发育尚不完善,易遭到致病菌和有毒物质的侵袭发生腹泻导致生长受阻甚至死亡。因此,肠道健康与仔猪的生长性能关系密切。定植在仔猪肠道中的微生物及其代谢产物对仔猪肠道屏障、免疫和激素分泌等方面产生影响,进而调节生长。通过营养调控手段,如:添加益生菌、添加益生元和改变日粮结构等方法都能有效地通过改变肠道微生物的组成影响仔猪的肠道功能。基于以上理论,本研究旨在通过低聚半乳糖干预,研究其对仔猪肠道微生物定植及结肠功能的影响。研究主要分为以下五个部分:1.早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪结肠微生物组成及其代谢产物的影响本章研究早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪结肠形态、结肠微生物组成及其代谢产物的影响。试验选取6窝（每窝10头）杜×长×大新生仔猪,采用窝内分组,每窝的5头为对照组（体重1.51±0.07 kg）,其余5头为试验组（体重1.52±0.07 kg）。从出生后的第1天至第7天,试验组仔猪每天灌喂10 mL的低聚半乳糖溶液（1 g/kg体重/天）,对照组灌喂相同体积的生理盐水。试验期间,每天观察仔猪腹泻情况。在试验的第8天和第21天,每窝每组随机挑选1头仔猪屠宰取样。采集结肠中段食糜以及结肠黏膜样品用于相关指标分析。结果表明,与对照组仔猪相比,早期低聚半乳糖干预有降低哺乳仔猪腹泻率的趋势（P=0.051）,但对器官指数无影响。第8天处理组仔猪结肠长度有增长的趋势（P=0.056）。通过16S rRNA高通量测序发现,早期低聚半乳糖干预可以提高结肠食糜和黏膜菌群的多样性和SCFAs产生菌的丰度,如普氏菌属（Prevotella）、未分类的假紫单胞菌科（Unclassified Porphyromonadaceae）、未分类的瘤胃球菌科（Unclassified Ruminococcaceae）、未分类的拟杆菌目（Unclassified Bacteroidales）等,并下调了潜在致病菌的丰度,如大肠杆菌属（Escherichia）和梭杆菌属（Fusobacterium）。此外,早期低聚半乳糖干预还可以提高处理组仔猪结肠食糜中总SCFAs的浓度。结果说明,早期低聚半乳糖干预改变了哺乳仔猪的结肠形态,并通过调节仔猪结肠食糜和黏膜中的菌群组成改变了结肠中的SCFAs的产量。2.早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪结肠黏膜免疫及屏障功能的影响本章旨在探究早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪结肠黏膜免疫及屏障功能的影响。本章内容的试验分为体内和体外两部分进行。体内试验设计同第二章,试验结束后采集仔猪血浆样品和结肠黏膜组织样品进行基因水平和蛋白水平的分析鉴定。检测结果发现,早期低聚半乳糖干预显著影响了仔猪第8天结肠黏膜中sIgA、第21天血浆中IgG和结肠黏膜中sIgA的含量（P<0.05）。早期低聚半乳糖干预显著影响了第21天结肠黏膜中TLR2和TLR5的基因相对表达量（P<0.05）。早期低聚半乳糖干预有降低第8天处理组仔猪结肠黏膜中IκB蛋白的磷酸化趋势（P=0.079）,却显著降低了第21天处理组仔猪结肠黏膜中IκB蛋白的磷酸化水平（P<0.05）。伴随着IκB磷酸化水平的下调,第8天和第21天处理组仔猪结肠黏膜中抑炎因子IL-10的含量显著上调（P<0.05）,而促炎因子IL-8的含量却下调。早期低聚半乳糖可以显著上调第8天和第21天处理组仔猪结肠黏膜屏障蛋白Claudin-1和ZO-1的相对蛋白表达量,同时对结肠黏膜中黏蛋白和屏障蛋白的基因表达也有显著影响（P<0.05）。此外,在第8天和第21天本黏膜上皮屏障功能密切相关的AMPK信号通路的关键蛋白（AMPK和ACC）的磷酸化水平也随之上调。体外试验结果发现,2 mM 丁酸钠可以上调IPEC-J2细胞中AMPK的磷酸化水平并促进屏障蛋白ZO-1的表达,并且这种促进作用与AMPK上游蛋白CaMMKⅡ有密切关系。以上结果表明,早期低聚半乳糖干预可通过调节结肠黏膜中的NFκB信号通路与AMPK信号通路进而调节结肠黏膜的免疫及屏障功能。3.早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪肝脏代谢和线粒体抗氧化功能的影响本章旨在探究早期低聚半乳糖干预对哺乳仔猪肝脏代谢和线粒体抗氧化功能的影响。本章试验设计同第二章,仔猪屠宰前,前腔静脉采集仔猪血浆样品进行生化指标的测定,屠宰后采集肝脏组织样品进行代谢组学（GC-MS法）、脂代谢相关基因定量和线粒体抗氧化功能的测定。结果发现,早期低聚半乳糖干预显著下调了第8天仔猪血浆中总胆固醇的浓度（P<0.05）,还显著提高了第21天血浆中高密度脂蛋白胆固醇胆固醇的浓度（P<0.05）。早期低聚半乳糖干预可以改变第8天和第21天仔猪肝脏的代谢物组成。在第8天,PCA和PLS-DA分析表明对照组和处理组处在不同的聚类簇。与对照组相比,处理组仔猪肝脏中11种代谢产物（谷氨酰胺、组氨酸和赖氨酸等）的含量显著升高（P<0.05）,而47种代谢物（硬脂酸、油酸和胆固醇等）的浓度显著下调（P<0.05）,差异代谢产物通路富集分析发现共8条代谢途径（赖氨酸降解、亚油酸代谢和花生四烯酸代谢等）明显富集。在第21天,PLS-DA分析也表明对照组和处理处于不同的聚类簇。与对照组相比,处理组仔猪肝脏中5种代谢产物（牛磺酸、酵母甾醇、维生素E、二乙酸和乙醇酸）的含量显著升高（P<0.05）,而21种代谢物（脯氨酸、谷氨酰胺和组氨酸等）的浓度显著下调（P<0.05）,差异代谢产物通路富集分析发现7条途径（牛磺酸和亚牛磺酸代谢、赖氨酸降解和氨酰t-RNA合成等）明显富集。早期低聚半乳糖干预显著下调了第8天和第21天处理组仔猪肝脏中肉毒碱棕榈酰转移酶（CPT-1）的相对基因表达量（P<0.05）。可显著提高处理组仔猪肝脏线粒体中抗氧化酶的含量并降低脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的含量（P<0.05）。以上结果表明,早期低聚半乳糖干预改变了仔猪肝脏对脂质营养的分解能力和利用效率。提高了线粒体的抗氧化能力。4.不同低聚半乳糖干预阶段对断奶仔猪生长性能、结肠微生物组成及其代谢产物的影响本章旨在探究不同阶段低聚半乳糖干预对断奶仔猪结肠微生物组成及其代谢产物的影响。试验选取120头仔猪,根据初生重进行分组,分为对照组（C/C组）、哺乳期处理组（G/C组）、断奶期处理组（C/G组）和哺乳期+断奶期处理组（G/G组）每组30头仔猪。在出生后的第一周,G/C组和G/G组仔猪分两次灌喂低聚半乳糖溶液,C/C组和C/G组仔猪灌喂相同剂量的无菌生理盐水。在仔猪第21日龄进行断奶,C/C和G/C组仔猪饲喂基础日粮,C/G组和G/G组饲喂基础日粮+2%低聚半乳糖。断奶期间,每日监测所有动物的健康状态和腹泻情况。在试验期间记录体重变化。仔猪屠宰后采集结肠中段食糜以及黏膜样品用于相关指标。结果发现,不同阶段低聚半乳糖干预均显著下调了处理组仔猪的腹泻频率,与断奶后对照组相比,断奶后处理组仔猪的平均日采食量显著上调,而料重比显著下调（P<0.05）。断奶后日粮中补充低聚半乳糖可以显著上调仔猪结肠黏膜菌群的α多样性（P<0.05）。与早期对照组相比,早期低聚半乳糖干预可以显著上调仔猪结肠食糜和黏膜中粪杆菌属（Faecalibacterium）的相对丰度（P<0.05）。与断奶后对照组相比,断奶后处理组仔猪结肠食糜中梭菌属（Clostridium）的丰度显著上调,而黏膜中的盐单胞菌属（Halomonas）等的丰度显著下调（P<0.05）。此外,不同阶段低聚半乳糖干预对食糜中考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）等菌属以及黏膜中普氏菌属（Prevotella）等菌属的丰度有显著的交互作用（P<0.05）。在交互作用下,C/G、G/C和G/G组仔猪黏膜中放线菌属（Actinobobacillus）的相对丰度显著低于C/C组（P<0.05）,C/G组仔猪黏膜中Anaerotruncus菌属的相对丰度显著高于C/C组,G/C组仔猪黏膜中未分类的毛螺菌科（Unclassified Lachnospiraceae）的丰度显著高于G/G组,而G/G组仔猪食糜中Dorea和考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）菌属以及黏膜中普氏菌属（Prevotella）菌属的相对丰度均显著高于其它三组（P<0.05）。短链脂肪酸结果表明,与早期对照组相比,早期低聚半乳糖干预对仔猪结肠食糜中异丁酸和总SCFAs的浓度上调产生显著影响（P<0.05）。与断奶后对照组相比,断奶后处理组仔猪结肠食糜中乙酸的浓度显著上调（P<0.05）。此外,在交互作用下,G/G组食糜中丁酸和戊酸的浓度显著高于其它三组。以上结果表明,断奶后日粮中添加低聚半乳糖对仔猪生长性能、食糜中SCFA产生菌和SCFAs浓度的影响更为明显,而在早期低聚半乳糖和断奶后日粮中添加低聚半乳糖的共同作用下这种效果会得到增强。5.不同低聚半乳糖干预阶段对断奶仔猪生长性能及结肠功能的影响本章旨在探究低聚半乳糖干预对断奶仔猪生长性能及结肠功能的影响。试验设计与第五章相同,断奶期间记录采食量和腹泻率等数据,屠宰前,前腔静脉采集仔猪血浆样品进行生化指标的测定,屠宰后采集结肠中段黏膜样品用于相关指标。断奶后日粮中添加低聚半乳糖可以对结肠重/结肠长以及结肠重/体重产生显著影响（P<0.05）。结肠功能结果表明,与早期对照组相比,早期低聚半乳糖干预可显著上调结肠黏膜中Occludin、Claudin-2和MUC4的基因表达量（P<0.05）,而显著下调了结肠黏膜中TLR2、TLR5和NOD-1的基因表达量（P<0.05）。与断奶后对照组相比,断奶后处理组仔猪结肠黏膜中ZO-1、ZO-2、Occludin和MUC-1的基因表达量显著上调（P<0.05）,而结肠黏膜中TLR2和TLR4基因表达量显著下调（P<0.05）。此外,不同阶段低聚半乳糖干预对结肠黏膜中NFκB和MyD88的基因表达以及细胞因子IL1β、IL-10和TNFα的蛋白含量均有显著的交互影响（P<0.05）。在交互作用下,G/G组仔猪结肠黏膜中NFκB和MyD88基因的表达水平以及IL1β和TNFα的蛋白含量均显著低于其它三组（P<0.05）,C/G、G/C和G/G组仔猪结肠黏膜中IL-8的含量显著低于C/C组,而IL-10的含量则显著高于C/C组（P<0.05）,此外,C/G组仔猪结肠黏膜中IL-10的含量显著高于其它三组（P<0.05）。以上结果表明,早期低聚半乳糖干预和断奶后日粮中补充低聚半乳糖对屏障蛋白和模式识别受体的基因表达有明显的选择调控性,而早期低聚半乳糖和断奶后日粮中添加低聚半乳糖的共同作用下,结肠炎症水平得到显著缓解。