【文献解读】饲料中添加外源益生菌通过调节肠道微生物区系影响鳜鱼生长性能和肠道健康

发布于 2021-09-14 07:39

益生菌可以通过多种方式使宿主受益,如增强免疫力、改善消化、保护宿主免受病原体的侵袭等。在水产养殖中,益生菌主要分为宿主型益生菌和外源益生菌。由于分离和功能验证困难,鱼类体内许多的宿主型益生菌尚未应用,而一些外源的益生菌已被证实可促进鱼类的生长性能。本研究旨在筛选可用于鳜鱼养殖的外源益生菌,并探讨其作用机理。
实验分组:
 

Clostridium butyricum CB1酪酸梭菌, Enterococcus faecalis EF1粪肠球菌,
Bacillus subtilis BS1枯草芽孢杆菌, Lactobacillus plantarum LP1植物乳杆菌
实验结果:
1.  日粮中添加外源益生菌对生长性能的影响

与对照组(CK)相比,C组的增重率(WG)和成活率显著降低,饵料系数(FCR)显著升高。而B组和L组的WG和成活率显著升高,FCR显著降低(B/Lvs CK)。


2、日粮中添加外源益生菌对体成分的影响

所有处理的鱼体的水分含量均无显著差异。E组的粗蛋白含量显著低于CK组,灰分含量显著高于CK组。同时,L组的粗脂肪含量显著降低,粗蛋白含量显著升高(L vs CK)。


 3、日粮中添加外源益生菌对肠道微生物区系的影响

3.1 聚类分析
通过主坐标分析和聚类树形图评估所有样本在OUT水平的聚类。结果表明B组、L组和其他组的微生物组成有显著差异。



3.2 多样性和丰富性分析
C组和E组的Sobs's(图C)和Chao's(图E)多样性指数显著低于CK组。该结果表明,日粮中添加酪酸梭菌和粪肠球菌显著降低了鳜鱼肠道微生物多样性和群落丰富度。韦恩图显示5个群体共同鉴定出的OUT有116个,其中CK、C、E、B和L分别鉴定出466、343、263、462和 431个核心OTU。同时,同时,B组的DNA序列具有最丰富的特异性OTUS(201个),其次是CK(163个)、L(123个)、C(68个)和E(31个)组(图E)。

3.3 菌落组成分析
在门水平上,梭杆菌门在CK、C和E组中占绝对优势,厚壁菌门在B组中绝对优势,L组以梭杆菌门和厚壁菌门为主(图A)。在属水平上,在CK、C、E三组中,鲸杆菌属占绝对优势,芽孢杆菌在B组中占绝对优势,L组以鲸杆菌和乳杆菌为主(图B)。



3.4 物种比较分析
采用Welch's t检验对不同丰度的属进行评价。C、E、B和L组的Romboutsia的丰度均显著低于CK组(图A-D)。此外,E组的芽孢杆菌丰度显著低于CK组(图B)。B组的鲸杆菌丰度明显较低,而芽孢杆菌、乳杆菌和类芽孢杆菌的丰度较高(C)。L组乳杆菌丰度显著高于L组,而气单胞菌和小球菌丰度显著低于L组(图D)。



3.5功能预测分析
用PICRUSt分析评估肠道微生物区系的功能。下图显示了KEGG途径第2级预测的不同微生物功能。C组和E组在外源物质的生物降解和代谢方面的相对丰度显著低于CK组。E组氨基酸代谢、其他代谢氨基酸和能量代谢的相对丰度也显著低于CK组。此外,B组在萜类和多酮的代谢、复制和修复、多糖的生物合成和代谢、其他次生代谢物的翻译和生物合成等方面的相对丰度显著低于CK组,在信号转导和感染性疾病方面的相对丰度显著高于CK组。L组在辅因子和维生素代谢、外源物质生物降解代谢、细胞生长和死亡等方面的相对丰度显著低于CK组,而在碳水化合物代谢和膜转运方面的相对丰度显著高于CK组。



4、日粮中添加外源益生菌对消化酶活性的影响
消化酶活性如下表所示,各处理间淀粉酶活性差异不显著。与CK组相比,C组脂肪酶水平显著降低,E组蛋白酶水平显著降低。而B组脂肪酶水平显著升高,L组蛋白酶水平显著升高。



5、日粮中添加外源益生菌对肠道组织学的影响
为了研究肠道的病变和组织学特征,对肠道切片进行HE染色。C组可见肠绒毛边缘淋巴细胞浸润,杯状细胞大量减少。


C组绒毛长度明显低于CK组。B组和L组的绒毛长度和肠壁高度显著高于CK组。此外,还测定了不同组肠道食糜的pH值,以评价肠道的生理环境。与CK组相比,C组和E组pH显著升高,B组和L组pH显著降低。


 6、日粮中添加外源益生菌对血浆免疫指标的影响

B组和L组的球蛋白(GLB)和总蛋白(TP)水平显著高于CK组。此外,B组和L组的脂多糖(LPS)水平显著低于CK组,而溶菌酶活性(LZM)水平显著高于CK组。不同的是,C组的LPS水平显著高于CK组,而LZM水平显著低于CK组。

 7、日粮中添加外源益生菌对炎症相关基因转录水平的影响

炎症相关基因的转录水平如下图所示:C组促炎细胞因子基因(p65-NF-κB、TNFα和PAI)的转录水平明显低于CK组。而B组和L组促炎细胞因子基因(IL-Iβ和TNFα)的转录水平明显高于CK组。L组促炎症细胞因子基因(p65-NF-κB)的转录水平也明显高于CK组。


 总结:
上述结果表明,枯草芽孢杆菌BS1和植物乳杆菌LP1可用于水产养殖,益生菌可能通过调节肠道微生物区系影响生长性能和肠道健康。本研究表明,枯草芽孢杆菌BS1和植物乳杆菌LP1可用于提高鳜鱼的生长性能和免疫力,这两种益生菌可能通过调节肠道微生物区系而影响鱼体生长性能和肠道健康。
 
文献来源:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0044848621010681
doi:10.1016/j.aquaculture.2021.737405

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