编辑推荐：
为探究肠道微生物与宿主繁殖性能的关联机制，研究人员以金华母猪为对象，采用 16S rRNA 测序、宏基因组学和血清代谢组学，发现高繁殖力母猪富集 5 - 羟色胺相关菌，其或促进宿主 5 - 羟色胺生成，为改善母猪繁殖性能提供依据。
在动物繁殖领域，肠道微生物与宿主健康的关系日益受到关注，但特定菌种对繁殖性能的调控机制尚不明晰。母猪作为畜牧业核心生产群体，其繁殖效率直接影响养殖效益，然而同品种母猪在相同饲养条件下仍存在显著繁殖能力差异，这暗示了肠道微生物等非遗传因素的潜在作用。在此背景下，浙江大学生命科学学院的研究团队开展了一项针对金华母猪的多维度研究，旨在揭示肠道微生物组与繁殖性能之间的复杂关联，相关成果发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》。
研究人员选取 120 头健康金华母猪，依据每窝健康仔猪数分为高（HRP）、中（MRP）、低（LRP）繁殖性能组，随后从 HRP 和 LRP 组中各随机选取 31 头母猪，采集粪便和血液样本。研究采用的关键技术包括：16S rRNA 测序分析粪便细菌群落多样性，宏基因组学解析微生物功能基因，血清代谢组学检测代谢物差异，同时结合随机森林、LEfSe（线性判别分析效应量）等统计方法挖掘关键微生物标志物与代谢物。
研究结果
1. 高繁殖力母猪肠道微生物组成差异
16S rRNA 测序显示，HRP 与 LRP 组母猪肠道微生物的 α 多样性无显著差异，但 β 多样性存在显著分离，表明群落结构不同。在属水平上，HRP 组富集梭菌属（Clostridium）、瘤胃球菌属（Ruminococcus）、链球菌属（Streptococcus）等，而普雷沃氏菌属（Prevotella）丰度降低。宏基因组学进一步证实，HRP 组中与孢子形成相关的菌种（如产孢梭菌）及 5 - 羟色胺相关细菌（如 Oxalobacter formigenes、Ruminococcus sp. CAG 382、Clostridium leptum）显著富集，且这些菌种与产仔数呈正相关。
2. 血清代谢组与 5 - 羟色胺的关键作用
代谢组学分析发现，HRP 组血清中 5 - 羟色胺（Serotonin）水平显著高于 LRP 组，且其含量与每窝健康仔猪数、断奶仔猪数等繁殖指标呈正相关。随机森林模型显示，5 - 羟色胺的 AUC 值为 1，具有极佳的预测效能。KEGG 通路分析表明，HRP 组中与 DNA 修复（碱基切除修复）、DNA 复制及孢子形成相关的基因富集，提示肠道微生物可能通过应激适应机制重塑群落结构。
3. 多组学整合揭示微生物 - 代谢物 - 繁殖性能关联
通过 mixOmics 平台整合多组学数据，发现 HRP 相关细菌（如瘤胃球菌 CAG 382、草酸杆菌）与 5 - 羟色胺水平及繁殖表型呈正相关，而 LRP 相关细菌（如短普雷沃氏菌）则呈负相关。进一步研究表明，肠道微生物通过调控宿主 5 - 羟色胺合成通路，影响卵泡存活和卵母细胞成熟，从而维持高繁殖性能。
研究结论与意义
本研究首次通过多组学联用，系统揭示了高繁殖力母猪肠道微生物组的动态特征，证实了 5 - 羟色胺相关细菌（如梭菌属、瘤胃球菌属）通过促进宿主 5 - 羟色胺生成进而提升繁殖性能的机制。研究发现，尽管高繁殖力母猪的肠道微生物面临更高的应激压力（如 DNA 损伤修复需求增加），但特定产孢菌和 5 - 羟色胺合成菌的富集可作为适应性策略，维持宿主生殖稳态。这些结果不仅为解析肠道微生物与宿主互作提供了新视角，也为开发基于微生物组的母猪繁殖性能提升策略（如益生菌添加）奠定了理论基础，有望在畜牧业中实现降低繁殖损耗、提高养殖效率的目标。此外，研究中发现的微生物 - 5 - 羟色胺轴可能为人类生殖健康研究提供跨物种参考，助力探索不孕不育等生殖障碍的潜在干预靶点。
