葡聚糖是自然界中分布最广的聚糖之一,按其残基间连接方式可分为α-型和β-型两类。其中,以α-1,4糖苷键连接的葡聚糖是动植物和微生物的重要储能物质;而其他键型的葡聚糖则不易被动物和人体分解,因而无法作为它们直接的能量来源。但动物和人体内的肠道菌群则编码有相应的水解酶,可以将这些葡聚糖作为能源物质,它们中的许多属于益生菌。此外,不易被机体分解的葡聚糖也可以通过多种方式直接参与对健康的调节。因此,葡聚糖是一种重要的功能性聚糖。褐藻是一类常见的水生生物,含有丰富的葡聚糖,具备很高的食用和药用价值,但目前针对其中葡聚糖对肠道菌群及宿主调节的研究仍不够详细。本研究以一种海带来源的褐藻葡聚糖为研究对象,应用高分辨质谱和核磁共振等技术对其一级结构进行解析,以明确其主要结构特征;随后,通过动物和体外实验,运用宏基因组学、比较基因组学和转录组学等分析手段,解析葡聚糖对肠道菌群和宿主肥胖的调控作用,以及细菌利用葡聚糖的功能基因,并尝试建立葡聚糖结构和功效之间的关联,为相关科学研究提供数据支撑。本文的主要成果如下:（1）糖的一级结构分析表明,褐藻葡聚糖（海带来源）主要由褐藻多糖和褐藻低聚糖组成,分子量分别为37300和1100 Da,含量之比约为3:7,含有α-1,3-、α-1,4-、α-1,6-和β-1,3-等残基间连接方式。其主要成分褐藻低聚糖是一种聚合度以2～8为主的寡葡聚糖混合物,含有α-1,3-和α-1,4-两种连接方式,其中葡二糖和葡三糖均以α-1,4-糖苷键连接相邻的残基。（2）动物实验及粪便宏基因组学分析表明,褐藻葡聚糖具备肠道微生物调节的能力,主要增加了普通和单形拟杆菌两种潜在益生菌的丰度,并驱动上述细菌调节了肠道氨基酸（异亮氨酸、丙氨酸、鸟氨酸、组氨酸、高丝氨酸和蛋氨酸）和糖代谢（戊糖和葡萄糖醛酸转换、N-乙酰氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸、甘露糖和果糖、淀粉和蔗糖、糖酵解途径以及聚酮糖单元）等相关途径。粪便代谢组学分析进一步证实了上述途径的部分代谢物在干预后显著增加,证明葡聚糖对肠道菌群的代谢具备调节能力。此外,褐藻葡聚糖还显示出抑制体重增加和保护肠道屏障的功效,可能有益于宿主健康。（3）体外发酵及基因-表型关联分析表明,褐藻低聚糖可以选择性地刺激编码特定ABC转运系统组分的乳酸菌生长,该组分由1个麦芽糖/麦芽糊精底物结合蛋白编码基因（cyc B）和2个麦芽糖/麦芽糊精通透酶组分编码基因（gan P和gan Q）构成。此外,比较基因组学分析还表明,上述转运系统组分所处的基因簇同时具有种间差异性和种内保守性,说明该基因簇属于乳酸菌物种的核心基因。（4）体外实验表明褐藻低聚糖对空肠α-葡萄糖苷酶酶活有一定的抑制效果,具备降血糖能力;动物实验进一步证实褐藻低聚糖可以显著降低肥胖小鼠血糖和糖化血红蛋白的水平,并维持胰岛素的水平,可能通过直接影响糖代谢途径,从而缓解肥胖相关的病理症状。而褐藻多糖缓解肥胖病理症状的能力相对较弱。此外,褐藻低聚糖和褐藻多糖还可以一定程度上降低肥胖小鼠甘油三酯和低密度脂蛋白的水平,并显著升高成纤维细胞生长因子21的水平,具备调节脂质代谢的潜力,值得进一步探究。