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植物乳杆菌P-8对使用了林可霉素肉鸡肠道菌群的影响

时间:2020-10-22 14:30来源:科拓生物 作者:bio149发布 浏览次数:

  肉鸡的生长情况与其肠道健康密切相关,养殖业通常会使用抗生素类药物来控制禽类疾病的发生并且提高其存活率。但长时间使用抗生素易造成肉鸡肠道营养不良、腹泻以及生长速度降低等问题。植物乳杆菌P-8作为一株性质优异的益生乳酸菌已经被证实能够调节多种动物的肠道菌群,为进一步研究微生态制剂替代抗生素的效果,本实验探究植物乳杆菌P-8对使用了林可霉素肉鸡肠道菌群的改善作用。

  实验设计

  实验细节

  1.实验对象

  选取1日龄的肉鸡进行为期30天的动物实验,随机分为益生菌组(QD1-5)和对照组(QD6-10)。

  2.实验过程

  基本饮食情况如表1所示,所有肉鸡的饮食中都添加了盐酸林可霉素。此外益生菌组中还添加了植物乳杆菌P-8 (2x106CFU/ml)。

  3.检测方法

  收集第30天的肉鸡粪便样本对肠道菌群结构、相关代谢特征等进行检测(图1)。

图1:实验设计详情
表1:肉鸡饮食的基本情况

  实验结果

  1.DNA测序覆盖率和肠道菌群多样性

  对肉鸡的粪便样本进行DNA测序,一共得到了152.7Gb个高质量数据,平均每个细菌的16S rRNA平均为310214个序列,共鉴定出31528个OTU。随着测序深度的不断增加,香农指数的稀疏曲线趋于平稳,这表明尽管有可能还可以检测出新的OTU,但测序深度已满足需求,可以捕获到绝大多数的微生物。

  与对照组相比,益生菌组中只有超1指数大于对照组,而香农指数、辛普森指数和观察到的菌种数量则显著低于对照组(P<0.05;表2)。这表明治疗前后肠道细菌的多样性存在显著不同,其中经过植物乳杆菌P-8干预后,肠道菌群的多样性下降。
表2:肉鸡肠道菌群多样性详情

  2.肠道菌群结构

  每个样本在门和属水平上的肠道菌群组成如图1所示,主要为厚壁菌门(63.58%)、变形菌门(17.31%)和拟杆菌门(10.87%)等(图1a)。在属的水平上,共鉴定出885个属,其中有13个属占总序列的1%以上(图1b)。这13个属占据了肠道微生物群58.34%,而其中乳酸菌是其中最为普遍的菌属。

  尽管益生菌组和对照组之间的乳酸菌相对丰度之间没有显著差异,但益生菌组的乳酸菌比例(17.64%)略高于对照组(15.74%)。
图2:肉鸡肠道菌群结构,a在门水平上,b在属水平上

  基于未加权UniFrac距离主坐标分析(PCoA)显示,益生菌组和对照组之间存在不同的微生物群结构(图3a),但是从加权UniFrac距离主坐标分析(PCoA)显示,益生菌组和对照组之间存在轻微的重叠(图3b),这种轻微的差异可能表明,两组之间的微生物群结构差异位于OTU最少的谱系。
图3:UniFrac距离主坐标分析(PCoA)

  同时我们比较了益生菌组和对照组细菌属的相对丰度,其中益生菌组的Gallicola,Helcococcus,Dorea,DesemziaWautersiella的数量明显减少,而OceanimonasFlavobacterium的趋势则相反。

  3.肠道菌群的基因功能注释

  总共鉴定出3979个COG,占所有基因的45.11%,而这些COG属于23个功能类别。在所有样本中,L(复制,重复和修复),E(氨基酸运输和代谢)和G(碳水化合物运输和代谢)类别占主导地位,而在益生菌组中发现了更多的基因序列,分别为P(无机离子运输和代谢),C(能量产生和转化),N(细胞运动)和A(RNA处理和修饰)类别(图4)。这表明经过植物乳杆菌P-8干预后,在宏基因组水平上功能分类为P、C、N、A的同源组集群更多。
图4:基因功能的注释

  为了评估益生菌组和对照组之间肠道菌群功能基因的总体差异,基于COG的分布进行了PCA分析。在PCA分析图中,观察到两组之间存在明显分离。这表明植物乳杆菌P-8的处理导致了功能基因的整体变化。

  4.代谢途径的注释

  在益生菌组肠道菌群样本中,发现参与鞭毛组装、细菌趋势化、细菌分泌系统、脂多糖生物合成以及氮代谢、硫代谢、维生素生物合成方面的代谢途径更为明显。而益生菌组中参与半乳糖降解、碳固定、多种糖运转系统以及与核糖体相关的代谢模块明显少于对照组。在PCA分析图中,观察到两组之间存在明显分离。这表明益生菌组具有更多的具有高代谢活性的代谢模块。

  实验结果

  植物乳杆菌P-8可以改善使用了林可霉素肉鸡的肠道菌群,肠道菌群多样性下降。有效增加了乳酸菌以及有益菌的丰度,同时减少了致病菌的丰度。在宏基因组水平上,植物乳杆菌P-8增强了功能分类有关无机离子运输和代谢,能量产生和转化,细胞运动以及RNA处理和修饰的同源组集群。代谢途径方面,植物乳杆菌P-8的摄入导致有关鞭毛组装、细菌趋势化、氮代谢、硫代谢以及维生素生物合成的相关基因丰度升高。





 
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