日粮碳水化合物降解的主要依靠瘤胃和大肠微生物，且瘤胃和大肠微生物种群结构与其发酵功能密切相关。另外，不同饲养方式（日粮类型不同）和不同发育阶段可改变瘤胃和大肠微生物种群结构，进而影响瘤胃和大肠的发酵功能。为此，本论文选题在补饲和放牧条件下，研究山羊非反刍、过渡和反刍三个阶段瘤胃和大肠微生物定植的规律及其发酵功能。　　选取了44只湘东黑山羊，包括0、7、14（非反刍阶段）、28、42（过渡阶段）、56和70d（反刍阶段）。采集瘤胃和肠道食糜及组织，测定VFA，淀粉酶、CMCase、木聚糖酶的活性。通过qPCR定量微生物总数和功能微生物(Prevotella属、纤维降解菌和淀粉降解菌)，采取Miseq高通量测序来研究其微生物多样性，并通过相关分析阐述微生物定植与功能学指标的关系。主要研究结果如下:　　（一）.补饲和放牧条件下，瘤胃在不同发育阶段的微生物定植及其发酵功能完善的规律研究　　1.瘤胃的解剖形态、功能学和微生物总数的发育特征　　与放牧组相比，补饲组具有较高的TVFA浓度(P=0.002)，液相细菌和甲烷菌拷贝数(P＜0.01）和较低的瘤胃pH(P＜0.001)、乙酸摩尔比例(P=0.003)和固相微生物拷贝数(P＜0.05)。瘤胃乳头长度(P=0.097)有比放牧组高的趋势。　　从0到70d，不管是何种饲养方式，瘤胃重、瘤胃壁厚度、瘤胃乳头长度和面积等解剖形态指标，TVFA浓度、木聚糖酶和CMCase活性等功能学指标均随日龄的增长而增加(P＜0.01)，而淀粉酶活性的最高值出现在28d。解剖形态和功能学指标在14到42d增长最快，而微生物定植从出生到28d最迅速。这些研究结果表明，补饲在促进瘤胃发育上优于放牧，且微生物定植、功能健全和解剖形态发育分别在1个月、2个月和2个月以后完成。　　2.瘤胃食糜和上皮附着细菌定植规律　　对于瘤胃食糜细菌，PCoA结果表明日龄和饲养方式是影响细菌多样性的两个重要因素。与放牧组相比，补饲组具有较低的细菌alpha多样性指数、Firmicutes门比例（P＜0.05）和较高的Bacteroidetes门和淀粉降解菌比例(P＜0.05)。　　qPCR的结果表明，两组的细菌总拷贝数随日龄增长而二次增加(P＜0.01)。无论是何种饲养方式，从0到70d，Proteobacteria门比例随日龄增长而降低(P＜0.01)，而Bacteroidetes和Firmicutes门比例随日龄的增长而增加(P＜0.05）。在属的水平上，Escherichia、Arcobacter和Porphyromonas属在刚出生时为优势属，之后显著降低(P＜0.01）。Prevotella属在28 d后为绝对优势属(＞20％)，而纤维降解菌在固体开食料供给后才被检测到。相关分析表明，Bacteroides、Butyrivibrio、Ruminobacter、Ruminococcus、Prevotella和Fibrobacter属可能参与瘤胃的解剖形态和功能学发育。　　对于瘤胃上皮附着细菌，我们只探索了日龄对上皮附着细菌定植的影响。结果表明，alpha多样性指数（OTU数、Chao和Shannon指数）随日龄的增长而增加（P＜0.01），且PCoA结果表明每个日龄有其独特的微生物组成。在门的水平上，Proteobacteria门比例随日龄增长呈二次下降（P＜0.001），而Bacteroidetes(P=0.088)和Firmicutes(P=0.009)门比例随日龄的增长而增加。在属的水平上，Escherichia(80.79％)在0d最多，而Prevotella，Butyrivibrio和Campylobacter随日龄增长而线性增加（P＜0.01），在42和70d成为优势属。qPCR结果表明，瘤胃上皮附着细菌总数随日龄的增长而线性增加(P=0.013)。相关分析表明，Butyrivibrio、Campylobacter和Desulfobulbus属比例与瘤胃发育的解剖形态和功能学指标显著正相关，表明它们可能参与瘤胃解剖形态和功能学发育过程。　　3.瘤胃食糜甲烷菌、真菌和原虫定植规律　　PCoA结果表明，饲养方式和发育阶段下对甲烷菌、真菌和原虫组成均有重要影响。与放牧组相比，补饲组的甲烷菌和真菌Alpha多样性指数较低(P＜0.01)。对于甲烷菌，与放牧组相比，补饲组Methanobrevibacter_gottschalkii(P=0.004)比例较高，而Group11(P=0.002)和Group12(P=0.022)比例较低。对于真菌，补饲组具有较低比例的Ascomycota门(P=0.001)和较高比例的Neocallimastigomycota门(P=0.001)。对于原虫，补饲组具有较低比例的Epidinium(P=0.012)和Eremopl.-Diploplastron(P=0.050)属。　　甲烷菌、真菌和原虫分别在出生后1周内、0d和28d后开始定植。对于甲烷茵，无论是何种饲养方式，Methanobrevibacter为绝对优势属，在28d后含量大于20％。在进化枝水平上， Methanobrevibacter属的Methanobrevibacter_ruminantium和Methanobrevibacter_gottschalkiiclade在开食料供给后含量较高，而Methanobrevibacter_ acididuransclade仅在70d含量较高。Methanimicrococcus、Methanomicrob ium和Methanosphaera属含量较低(＜5％)，而Rumen cluster C含量较高(＞15％)。对于真菌，在门的水平上，瘤胃真菌主要由Ascomycota和Neocallimastigomycota组成，Ascomycota门在0和7d含量较高，而Neocallimasti gomycota门在28、42和70d含量较高。无论是何种饲养方式，Arthrinium、Aspergillus、Boeremia、Candida、Neurospora和Purpureocillium在出生时为优势属，Candida属在7d时含量最高;Neocallimastix和Piromyces属比例在S组中分别在28和42d最高，而在G组随日龄增长而增加。对于原虫，Entodinium属是补饲和放牧条件下山羊瘤胃原虫共有的绝对优势属（除补饲组70d外），它的比例在补饲组随日龄增长而线性降低(P=0.001)，在放牧组随日龄增长而线性增加(P=0.002)。除此之外，Polyplastron属在补饲组羔羊中是优势属，而Epidinium和Eremopl.-Diploplastron属在放牧组羔羊中也为优势属。　　（二）.补饲和放牧条件下，大肠在不同发育阶段的微生物定植及其发酵功能完善的规律研究　　4.大肠发酵功完善和功能微生物定植规律　　在大肠，与放牧组相比，补饲组具有较高的TVFA浓度(P＜0.01）和酶活性（P＜0.05），而盲肠的细菌16S rRNA基因总拷贝数(P=0.003)在放牧组较高。　　无论是何种饲养方式，大肠的TVFA浓度和总细菌16S rRNA基因总拷贝数随日龄增长而增加(P＜0.01)，最快的增长速率出现在14到28d。淀粉酶活性随日龄呈波动性变化，而补饲组的CMCase和木聚糖酶活性随日龄增长而增加（P＜0.05）。Prevotella属和P.ruminocula的16S rRNA基因相对于总细菌的比例随日龄增长而增加(P＜0.05），而纤维降解菌和R.amylophius仅在28d后被检测到。这些结果表明，两组的发酵潜力和淀粉降解能力在1个月时完成，补饲组的纤维降解能力在2个月时完成，且补饲在促进大肠发育上优于放牧。　　5.结肠细菌定植规律　　在结肠，与放牧组相比，补饲组的Chao指数(P＜0.0001)、5-7N15(P=0.003)和rc4-4(P=0.024)属的比例较低，而Bacteroides(P=0.002)和Desulfovibrio(P=0.028)属的比例较高。　　无论是何种饲养方式，alpha多样性指数(OTU数、Chao和Shannon指数)随日龄增长而增加（P＜0.01）。从0到70 d，两组的Proteobacteria门比例随日龄增长而线性降低（P＜0.05），而补饲组的Firmicutes门比例随日龄增长而升高(P=0.008)。在属的水平上，02d06属在出生一周内比例较高，之后急剧下降。Escherichia属比例随日龄增长而线性降低(P=0.021)，而Anaerostipes、Coprococcus、Oscillospira、rc4-4和Dorea属比例随日龄增长而增加(P＜0.05)。相关分析结果表明Bacteroides属可能参与丁酸产生过程，而Roseburia属可能参与分泌CMCase酶和木聚糖酶。　　综上所述，补饲在促进瘤胃和大肠发育上优于放牧，其较高的发酵潜力主要来源于微生物多样性的差异和较高的微生物酶活性。此外，瘤胃和大肠的微生物定植过程在1个月时完成，而其微生物组成在开食料给予后有很大改变。瘤胃和大肠发酵功能的完善在2个月时完成，此时其发酵潜力和酶活性均较高，且发酵功能随日龄的完善过程主要依赖于微生物数量的升高、微生物多样性的改变和微生物酶活性的升高。