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PacBio全长扩增子测序发现酵母益生菌可提高黑山羊免疫力

 凌恩生物 2022-10-28 发布于陕西

论文题目

Grazing and Supplementation of Dietary Yeast Probiotics Shape the Gut Microbiota and Improve the Immunity of Black Fattening Goats (Capra hircus)

期刊

Frontiers in Microbiology

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研究背景

食物来源是肠道微生物组成和功能最有效的调节因素之一,肠道微生物菌群也会影响营养物质的吸收、代谢和储存,并对宿主的生理表现出潜在的深远影响,本研究旨在探讨不同饲喂方式对黑山羊生长特性、肠道微生物菌群和免疫力的影响。此外,使用PacBio单分子实时(SMRT)测序在种水平上识别了重要的肠道微生物,并对其在不同摄食模式下与多个免疫指标的相关性展开了深入讨论。

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实验设计

  • 样本情况

30只健康黑山羊分为3组:放牧组舍饲组舍饲加益生菌组,益生菌的主要活性成分包括酿酒酵母和甘露聚糖。经过2周的适应期后,进行生长性能试验,并分三次采集血液和粪便样本。血液通过elisa检测IgA、IgG、IgM、TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10,粪便样本通过PacBio三代测序仪进行16S rRNA全长测序。

组别

0

53

100

放牧组

PG

10

10

10

舍饲组

BF

10

10

10

益生菌组

BF + P

10

10

10

主要结果

1.生长性能与免疫指标

随着饲喂时间的延长,在相同的饲喂方式下,山羊的体重、身高、体长和胸围均有显著的上升趋势(P<0.05)。PG组山羊的体重和胸围分别在53天和100天显著低于BF组(P<0.05),而BF+P组山羊的生长指标与BF组无显著差异(P>0.05)。通过双向重复测量的综合分析,随着饲养时间的延长,IgA、IgG和IgM显著增加(P<0.05),而TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10在BF+P组(P<0.05)中呈下降趋势。PG组和BF+P组在第100天的IgA和IgG浓度最高(P<0.05)。

2.α多样性指数分析
分析粪便样品多个α多样性指数,PG组在各时间点的ACE、Chao1和Shannon-Wiener指数都显著高于其他组(P<0.05),PG和BF组在不同时间点均无显著变化,而BF+P组有显著增加趋势(P<0.05)。

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A:ACE指数  B:Chao1指数  C:香农指数  D:辛普森指数

 3.不同分类学水平下的微生物物种组成分析

如下图所示,在门水平上,所有样品中厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)分别是最主要的两个门,占总序列的70%以上。随着取食时间的增加,厚壁菌门呈增加趋势,而变形菌门呈下降趋势。BF+P组在第100天,厚壁菌门的相对丰度最高。所有粪便样本共鉴定出28个相对丰度超过0.1%的科。瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、毛螺菌科(Lachnospiraceae)和拟杆菌科(Bacteroidaceae)最为丰富。PG组在第100天Ruminococcaceae相对丰度最高(P<0.05),而BF+P组在第100天Lachnospiraceae相对丰度最高(P<0.05)。在种水平上,共鉴定出13个丰度超过0.1%的物种,BF+P组在第0天大肠杆菌(Escherichia coli)的相对丰度最高,但随着益生菌的摄入E. coli丰度显著降低。PG组在第0天的嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)丰度最高(P<0.05)。瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)在各时间点均出现。在进食后期,R. flavefaciens在各组中占据相同的位置。

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4. 细菌与免疫指数的相关性研究

在种水平上,粪便微生物群与免疫指标之间存在显著的相关性。A. muciniphila IgG(0.176)、IgM(0.173)、IgA(0.223)、IL-10(0.211)呈显著正相关(P<0.05)。琥珀酸纤维杆菌(Fibrobacter succinogenes)、大肠梭状芽孢杆菌(Clostridium colinum)和R. flflavefaciensIgA、IgM和IL-10呈显著正相关(P<0.05)。另一方面,E. coliIgM(−0.203)、IgA(−0.199)和IL-10(−0.252)之间存在显著的负相关关系(P<0.05)。球拟杆菌(Bacteroides caccae)、卵形拟杆菌(Bacteroides ovatus)、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)和远副拟杆菌(Parabacteroides distasonis)与IgG、IgM、IgA、IgA、IL-10呈显著负相关(P<0.05)。

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结 论

饮食方式可以改变黑山羊的肠道微生物群结构。BF处理有利于山羊的生长性能,而PB和BF+P处理可通过正向调节A.muciniphila R.flavefaciens等有益肠道菌群的增殖来提高山羊的免疫力。这些结果表明,BF每天添加5g益生菌有增强黑山羊生长和免疫的潜力。

文章链接:
DOI: 10.3389/fmicb.2021.666837

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