引言
在现代生猪生产中，断奶后早期是生理和免疫最具挑战性的阶段。此期间剧烈的日粮和环境变化，加之母源分离，会破坏肠道发育并扰乱微生物生态系统，导致菌群失调、肠道屏障功能受损和免疫稳态失衡，增加对肠道病原体的易感性及断奶后腹泻的风险。此阶段的肠道健康对后续的饲料效率、生长轨迹和整体生产成果具有长期影响。为应对这些挑战，抗生素生长促进剂（AGP）曾被广泛用于降低保育猪的亚临床感染并提升生长性能。然而，其广泛使用加速了抗菌素耐药性的出现，导致多国对其禁用或限用。高剂量膳食锌也被用作控制断奶后腹泻的替代方案，但锌积累带来的环境问题也引发了类似的监管限制。这些变化促使人们寻找有效、安全且可持续的AGP和药理锌替代品。
植物源性饲料添加剂，特别是富含生物活性次级代谢产物的精油，因其在多种动物模型中表现出广谱抗菌、抗氧化、抗炎和免疫调节特性而成为有前景的候选者。其中，过江藤（Lippia origanoides）和迷迭香（Rosmarinus officinalis）是两种被广泛研究的植物源物质。然而，大多数研究集中于短期反应，通常仅限于保育阶段。植物化学物对整个生产周期中肠道微生物组组成和功能潜能的长期影响仍 largely 未被探索。鉴于肠道微生物动态、免疫发育和动物性能之间的紧密联系，需要进行纵向评估以了解植物化学物是否能提供与AGP相当的持续益处。
因此，本研究进行了一项纵向试验，评估两种含过江藤和迷迭香提取物的植物化学混合物对从断奶到育肥期生长性能、粪便微生物组组成及预测微生物功能的影响。试验设置了基于抗生素的高锌阳性对照，以在商业化生产条件下评估植物化学替代品的功效和微生物组调节潜力。
材料与方法
动物管理与试验设计
试验遵循阿肯色大学机构动物护理和使用委员会批准的指南进行。总共192头断奶仔猪（约21日龄）按性别分层，并按体重区块化后随机分配到四种日粮处理之一。每个处理包括8个重复栏（n=6头猪/栏），共32栏。所有日粮均满足或超过NRC（2012）对保育和生长育肥猪的营养需求。试验采用7阶段饲喂程序。
日粮处理如下：阴性对照（NC）：基础日粮，不含AGP或药用氧化锌来源的锌；阳性对照（PC）：NC日粮添加AGP[卡巴多司（Mecadox 10）]和高剂量锌（HZ）；植物化学物1（Phyt1）：NC日粮添加300克/吨过江藤提取物（Esencial Premix NT）；植物化学物2（Phyt2）：NC日粮添加900克/吨的过江藤提取物、迷迭香提取物和腐植酸钠混合物（Finbiox Production NF）。PC处理仅在保育期提供，而生长育肥阶段PC组和NC组猪只均饲喂NC日粮。Phyt1和Phyt2组在整个研究期间持续添加其 respective 添加剂。
生长性能与微生物组分析
在整个试验期间，定期记录体重（BW）和采食量，用于计算平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和饲料效率（G:F）。在特定时间点（第0、16、126、155天）采集直肠拭子用于微生物组分析。通过16S rRNA基因V4区测序（Illumina MiSeq平台）分析粪便微生物组，使用QIIME2和Deblur进行数据处理，并通过PICRUSt2预测微生物功能（KEGG通路）。生长性能数据使用SAS的MIXED过程分析，微生物数据使用R进行非参数检验和相关性分析。
结果
植物化学物与抗生素和高锌组合在不同时期改变猪的生长性能
保育期，PC组猪在0-16天（NP1）表现出最高的ADG，显著高于NC组，Phyt1和Phyt2组ADG也显著高于NC组，但低于PC组。PC组猪在整个保育期（0-42天）持续保持最大的ADG和BW。然而，当猪只转入生长阶段并停止AGP和HZ后，PC组的生长优势消失。在生长阶段1（G1，42-70天），NC组猪的ADG最高，而Phyt1组最低。到育肥阶段2（F2，126-155天），Phyt1和Phyt2组猪的ADG显著高于NC和PC组，导致整个育肥期（98-155天）Phyt1和Phyt2组的ADG高于NC组。最终体重（155天）在各处理间无显著差异。
在饲料效率方面，保育期PC组在NP1阶段G:F最高。而在育肥阶段2（F2），Phyt2和Phyt1组的G:F显著高于NC和PC组，使得整个育肥期Phyt2组的G:F最高。
植物化学物与抗生素和高锌组合在保育期调节细菌多样性和组成
微生物多样性分析显示，在第16天，Phyt2组的观察到的ASV丰富度显著高于NC和PC组，Phyt1组也高于PC组。Beta多样性分析（基于Bray-Curtis距离的PCoA）表明，在第16天，PC组猪的微生物群落与其他组明显分离，而Phyt1和Phyt2组形成 distinct 但部分重叠的簇。随着猪只发育成熟，处理组间的差异减弱。
在第16天，PC组中ASV1（巨球形菌属 Megasphaera）和ASV4（解淀粉乳酸杆菌 Lactobacillus amylovorus）的相对丰度显著降低，而ASV3（狭义梭菌1 Clostridium sensu stricto 1）和ASV8（地孢菌 Terrisporobacter）显著富集。植物化学物补充（Phyt1和Phyt2）则抑制了ASV3和ASV8的富集，并在Phyt1组中相对提高了ASV4的丰度。
细菌ASV与不同时期生长性能的相关性
相关性分析揭示了微生物与生长性能之间动态且随时间变化的关联。例如，在第16天，ASV1和ASV16与ADG和G:F呈负相关，而ASV3与ADG和G:F呈正相关。到第126天，ASV1与98-126天期间的ADG转为正相关，ASV4与第126天体重也呈正相关。这些模式反映了微生物-宿主相互作用的复杂性。
植物化学物补充通过胞壁酸重塑调节细菌对宿主抗菌肽的耐药性
功能预测分析显示，在第16天，与阳离子抗菌肽（CAMP）耐药相关的通路，如胞壁酸生物合成（ko00552）、CAMP耐药（ko01503）和金黄色葡萄球菌感染（ko05150）在处理组间存在显著差异。PC组和Phyt2组均显示出参与D-丙氨酰化（D-alanylation）过程的多个基因（如K03739 dltA, K03740 dltB）的预测丰度下调，这可能会降低细菌细胞壁的净负电荷，从而增强宿主源性CAMP的杀菌效果。
后期时间点的功能预测揭示微生物活性的通路特异性改变
在第126和155天，处理组间的整体功能谱趋于一致。然而，通路富集分析仍发现差异。在第155天，Phyt2组显示出氨基酸代谢（如色氨酸、酪氨酸代谢）和碳水化合物代谢（如乙醛酸、丁酸代谢）相关通路的预测基因丰度上调，这可能支持其观察到的后期生长性能改善。
讨论
早期抗生素促进短期生长但破坏微生物平衡
本研究采用纵向视角，评估植物化学物补充 across 多个生产阶段的效果。PC组在保育期表现的生长优势与AGP在缓解断奶相关生长迟滞和稳定采食方面的已知短期效益一致。然而，这种优势在停用AGP和HZ后未能持续，表明短期抗生素使用的效果局限于保育期。同时，抗生素给药引起了显著的肠道微生物组紊乱，包括多样性降低、潜在病原菌富集以及有益菌减少。尽管某些与性能负相关的菌属在早期因抗生素导致的快速生长而呈现负相关，但其在后期对健康肠道的建立可能至关重要。
植物化学物补充提供延迟但持续的生长和微生物益处
与抗生素的短期效果不同，植物化学物（尤其是Phyt2）表现出更渐进和持续的效应。其在育肥期显著改善ADG和G:F，并最终获得最高的期末体重。微生物分析支持这一发现，植物化学物补充避免了早期抗生素引起的微生物组破坏，抑制了潜在病原菌，促进了有益菌的建立，有助于恢复更健康的肠道微生物谱。
早期抗生素、高锌和植物化学物通过胞壁酸重塑调节细菌对宿主抗菌肽的耐药性
功能预测表明，PC和Phyt2均早期下调了与细菌胞壁酸D-丙氨酰化相关的基因，这可能会增加细菌对宿主CAMP的敏感性。然而，两者作用机制可能不同：抗生素是广谱抑制，可能造成生态位空缺使机会致病菌增殖；而植物化学物可能是选择性调节耐药通路，在抑制病原菌的同时保持微生物多样性。这为植物化学物作为抗生素替代品提供了一种潜在的免疫兼容机制。
氨基酸和碳水化合物代谢功能容量增强支持育肥期生长改善
Phyt2组在育肥期优异的生长性能与其微生物组中氨基酸和碳水化合物代谢通路预测功能的上调相吻合。这些代谢活性的增强可能改善了营养物质的微生物加工和能量获取，例如丁酸盐合成途径的激活，从而支持了宿主生长。
结论
本纵向研究表明，Phyt2补充能显著改善育肥期生长性能，是具有潜力的长效生长促进剂。与抗生素不同，植物化学物能保持微生物多样性，缓解菌群失调。预测的功能变化提示其早期调节细菌耐药性，后期增强营养代谢，从而支持改善的营养利用。这些发现确立了Phyt2作为可持续生猪生产中一种有前景的抗生素替代品。
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