Anim. Res. 53 (2004) 317-324
DOI: 10.1051/animres:2004019

Microbial diversity studies of the porcine gastrointestinal ecosystem during weaning transition

Sergey R. Konstantinov^a, Christine F. Favier^b, Wei Yun Zhu^c, Barbara A. Williams^d, Jeannette Klüß^e, Wolfgang-Bernhard Souffrant^e, Willem M. de Vos^a, Antoon D.L. Akkermans^a and Hauke Smidt<sup>a

a</sup>  Laboratory of Microbiology, Wageningen University, Wageningen, The Netherlands
^b  INRA-UMRVP, Rennes, France
^c  College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing, China
^d  Animal Nutrition Group, Wageningen University, Wageningen, The Netherlands
^e  Research Institute for the Biology of Farm Animals, Department of Nutritional Physiology "Oskar Kellner", Dummerstorf, Germany

(Received 5 January 2004; accepted 27 May 2004)

Abstract - At the time of weaning, major quantitative and qualitative changes occur in the composition of the intestinal microbiota of piglets, influenced by diet, environmental factors, and the host. Within a short period of time, the intestinal microbiota must ultimately develop from a simple, unstable community into a complex and stable one. Here we present data on the development of the intestinal microbiota based on 16S rRNA gene sequence diversity. In addition to a PCR-based analysis of the 16S rRNA gene by cloning and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), data on fluorescent in situ hybridisation (FISH) are presented to quantify the total bacterial communities, major Lactobacillus populations and specific Lactobacillus species. The results reported here indicate that the addition of non-digestible, fermentable carbohydrates (= prebiotics) leads to an enrichment of lactobacilli in the small intestine, and increased stability and diversity of the bacterial community in the colon. The data support the hypothesis that changes of the diet can modulate the composition of the microbiota in the intestine. These findings may have potentially major implications for the development of dietary strategies aiming to improve animal health during the weaning process.

Résumé - Études de la diversité microbienne de l'écosystème gastro-intestinal porcin au moment du sevrage. Au moment du sevrage, des changements majeurs, influencés par des facteurs alimentaires et environnementaux et par l'hôte, interviennent dans la composition de la flore intestinale des porcelets. A partir de la naissance, celle-ci doit se développer d'une communauté simple et instable à une autre, complexe et stable. Dans cette revue, nous présentons des résultats portant sur le développement de la flore intestinale et basés sur l'analyse de la diversité des séquences d'ADNr 16S. En plus des analyses d'ADNr 16S basées sur la PCR par clonage et électrophorèse en gel de gradient de dénaturation (DGGE), des résultats d'hybridation in situ (FISH) sont présentés pour quantifier les populations majeures de Lactobacillus. Les résultats indiquent que l'addition de glucides non digestibles mais fermentescibles (= prébiotiques) ont conduit à un développement de lactobacilli dans l'intestin grêle, et à une diversité et une stabilité accrues de la flore dans le colon. Ces résultats supportent l'hypothèse selon laquelle des changements alimentaires peuvent modifier la composition de la flore de l'intestin. Ces observations ont des implications majeures pour la santé pendant le processus de sevrage.

Key words: 16S rRNA gene / DGGE / prebiotics / pig GI tract microbiota / weaning

Mots clés : 16S rDNA / microflore / prébiotiques / porc / sevrage

Corresponding author: Sergey R. Konstantinov sergey.konstantinov@wur.nl

© INRA, EDP Sciences 2004