Межі в мікробіології

Мікробні симбіози

Редаговано
Чжунтанг Ю

Університет штату Огайо, США

Переглянуто
Джеффрі Д. Гейлі

Медичний коледж Бейлора, США

Роберт Дж. Мур

Університет RMIT, Австралія

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

кишкова

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Відділ харчування тварин, Інститут наук про тварин, Університет Гогенхайма, Штутгарт, Німеччина
  • 2 Група досліджень взаємодії та процесів мікробів, Центр досліджень інфекції ім. Гельмгольца, Брауншвейг, Німеччина

Добавки фітази в раціони бройлерів є звичайною практикою для покращення доступності фосфору (Р) та зменшення втрати Р шляхом виведення. Підвищена доступність Р та супутнє доповнення її кальцієм (Са) можуть впливати на структуру мікробної спільноти в травному тракті курчат-бройлерів. Тут ми прагнемо розрізнити вплив мінералу Р, Са та фітази на склад мікробних спільнот, що присутні у вмісті та слизовому шарі шлунково-кишкового тракту (ЖКТ) курчат-бройлерів.

Вступ

Мікробна спільнота, присутня в шлунково-кишковому тракті бройлерів (ЖКТ), налічує понад 900 видів бактерій (Stanley et al., 2014). Вони відіграють вирішальну роль у травленні кормів, розщепленні токсинів, виключенні патогенів, стимуляції імунної системи та ендокринній діяльності (Zhu et al., 2002). У кількох дослідженнях було проаналізовано мікробіоти з окремих ділянок ЖКТ, включаючи посіви, клубову кишку та сліпу кишку (Sekelja et al., 2012; Sergeant et al., 2014; Ptak et al., 2015; Witzig et al., 2015), тоді як лише деякі зосереджувались на цілому GIT (Lu et al., 2003; Sekelja et al., 2012). Тим не менше, зараз відомо, що вони тісно пов'язані між собою і повинні впливати на різні розділи GIT (Стенлі та ін., 2014). Більшість досліджень зосереджено лише на вмісті зразків GIT (digesta) (Sekelja et al., 2012; Walugembe et al., 2015; Witzig et al., 2015), ігноруючи спільноти слизової оболонки, які є найближчими до епітелію хазяїна. (Collado and Sanz, 2007). Мікробні спільноти, прикріплені до епітелію, мають біологічну роль, яку слід охарактеризувати. Високе бактеріальне різноманіття спостерігалося в Pars non glandularis свинячого шлунку (Mann et al., 2014) та попередні повідомлення у щурів та людей виявили відмінності між кількістю мікробів у слизовій оболонці товстої кишки та фекаліях (Zoetendal et al., 2002; Haange et al., 2012).

Урожай, ділянка, де тимчасово зберігається корм і починається ферментація, є домінуючим Лактобактерії видів (Stanley et al., 2014; Witzig et al., 2015). Подушкова кишка, де поглинаються поживні речовини, в основному колонізується Лактобактерії видів, а також частково охарактеризованими бактеріями, що продукують бутират, наприклад, Clostridium, Streptococcus, і Ентерокок (Стенлі та ін., 2014). Цека, де ферментуються складні субстрати, такі як целюлоза, інші полісахариди та фітат (Stanley et al., 2014; Choi et al., 2015; Zeller et al., 2015), є найрізноманітнішим розділом ЖКТ і є високо переважають невідомі мікроби. Найбільш поширені родини цек - Clostridiaceae, Bacteroidaceae, Lactobacillaceae та бутират (Stanley et al., 2014).

Беручи до уваги низьку доступність Р у дієтах на рослинній основі та вплив доповнення раціонів фітазою, Са та Р на продуктивність курей та деградацію фітатів у травному тракті, це дослідження має на меті дослідити вплив цих добавок на мікробні спільноти зразків шлунково-кишкового тракту та слизової оболонки трьох відділів ЖКТ курчат-бройлерів.

Матеріали і методи

Вибірка тварин

Експеримент на тваринах проводився на дослідній станції сільського господарства Університету Хогенхайма, що знаходиться в місті Лінденхофе в Енінгені (Німеччина). Всі процедури щодо поводження з тваринами та лікування були затверджені Regierungspräsidium Tübingen (номер затвердження HOH33 | 14TE).

Таблиця 1. Концентрація фосфору (P), кальцію (Ca) та фітази у восьми дієтичних процедурах.

Аналіз продуктивності бройлерів

Інформацію щодо кінцевої маси тіла (BW), споживання корму (FC), приросту BW та співвідношення корму до приросту отримували з 15 по 26 день та аналізували за допомогою MIXED процедури програмного забезпечення SAS (версія 9.1.3, SAS Institute, Cary, NC). Статистичною моделлю було yjjklm = μ + ri + Tj + βk + xl + (Tβ) jk + (Tx) jl + (βx) kl + (Tβx) jkl + eijklm; де μ = загальне середнє, ri = ефект блоку (випадковий), Tj = ефект додавання Р (фіксований), βk = ефект додавання Са (фіксований), xl = ефект додавання фітази (фіксований), ( Tβ) jk, (Tx) il, (βx) kl - це дві факторні взаємодії, (Tβx) jkl - трифакторна взаємодія і eijklm = випадкова похибка спостережень. Статистичну значимість оцінювали за допомогою одностороннього дослідження ANOVA. Відмінності між лікуваннями перевіряли на множинних т-тест (ЛСД). Рівень значущості стор ≤ 0,05.

Екстракція ДНК та секвенування ампліконів Illumina

ДНК витягували з 281 зразка за допомогою набору FastDNA ™ SPIN Kit для ґрунту компанії MP Biomedicals (Solon, OH, США), дотримуючись інструкцій протоколу виробника. ДНК визначали кількісно в спектрофотометрі NanoDrop 2000 (Thermo Scientific, Waltham, MA, США) і зберігали при -20 ° C.

Підготовку бібліотеки Illumina з ПЛР-ампліфікацією області V1-2 гена 16S рРНК з використанням ДНК-полімерази PrimeSTAR HS (Clontech Laboratories, Mountain View, CA, USA) проводили згідно з Camarinha-Silva et al. (2014). Амплікони перевіряли за допомогою електрофорезу в агарозному гелі, очищали 96-лунковим планшетом Macherey-Nagel (Macherey Nagel, Düren, Німеччина) та кількісно визначали за допомогою системи dsDNA QuantiFluor ® (Promega, Madison, USA). Еквімолярні співвідношення ампліконів (30 нг) об'єднували з подальшим осадженням етанолу для видалення будь-яких забруднень. Правильний розмір продукту ПЛР отримували та очищали за допомогою екстракційного набору для гелю QIAquick (Qiagen, Hilden, Німеччина). Бібліотеки секвенували, використовуючи хімію секвенування парного кінця 250 bp на платформі Illumina MiSeq.

Біоінформатичну обробку послідовностей проводили згідно з Camarinha-Silva та співавт. (2014) з деякими змінами. Сировинні зчитування збирали (Cole et al., 2014) і згодом вирівнювали за допомогою MOTHUR (алгоритм гото з базовою базою даних SILVA) перед попередньою кластеризацією (різниця = 2). Послідовності були згруповані в оперативні таксономічні одиниці (OTU) при ≥97% подібності. Усі ОТУ із середнім вмістом нижче 0,001% у всіх зразках та з довжиною послідовності 83%) у зразках дигести. Що стосується слизової оболонки, то цей рід спостерігався у більшій кількості в дієтах F та G (32–37%; малюнки 4A, B та малюнок S3B) порівняно з іншими дієтами. Попередні дослідження з використанням мишей та свиней показали, що дієти з добавками Р і Са, як і дієта G, збільшуються Лактобактерії достаток (Ten Bruggencate et al., 2004; Metzler-Zebeli et al., 2010). L. taiwanensis (OTU 1), якого дуже багато в посівах, зменшило його кількість у зразках клубової кишки дієт, доповнених Ca (C, G та H; 27%), тоді як у слизовій найбільший відсоток спостерігався на дієті G (17% ). Другою за кількістю OTU була L. gallinarum (OTU 2), який продемонстрував тенденцію до більшої кількості в дієтах A, C та F (27%) для шлунково-кишкового тракту та 16% у зразках слизової оболонки раціону F.

Рисунок 4. Принциповий координатний аналіз (PCoA) - координація глобальної структури бактеріальної спільноти клубової кишки (A) дигеста і (B) зразки слизової оболонки протягом восьми дієтичних процедур (A – H) (Таблиця 1). Бульбашки були накладені для візуалізації відносної чисельності найбільш релевантних родів, Лактобактерії і Стрептокок та сім'ї, Peptostreptococcaceae, Burkholderiaceae та Lachnospiraceae (рясність масштабу 1–100%).

Дієта Е та F у травній речовині та F у слизовій обох з обома добавками Р призвели до збільшення Стрептокок (44, 19 та 23% відповідно; Рисунки 4А, В). Лу та ін. (2003) продемонстрували, що послідовності ОТУ пов'язані з Стрептокок були більш розповсюджені в кишці клубової кишки, ніж у цеці (Lu et al., 2003). Відповідно до дослідження Ptak et al. (2015), Стрептокок кількість знизилася при дієтах, що містять Ca, P та фітазу (Ptak et al., 2015), представлених у цьому дослідженні дієтою H. Стрептокок достаток був ще нижчим при дієті С, лише з добавками Са. OTU, призначені для некультурного Clostridium XI, як правило, виявляються в дигесті у більшій кількості на дієтах D (18%) та E (23%) у порівнянні з іншими дієтами, на які припадає ключове слово: послідовність 16S, мікробіота, куряча шлунково-кишкова система, дигеста, слизова, фосфор, кальцій, фітаза

Цитата: Borda-Molina D, Vital M, Sommerfeld V, Rodehutscord M and Camarinha-Silva A (2016) Insights into Broiler 'Gut Microbiota Fed with Fosphorus, Calcium, and Phytase Dietes. Спереду. Мікробіол. 7: 2033. doi: 10.3389/fmicb.2016.02033

Отримано: 01 вересня 2016 р .; Прийнято: 02 грудня 2016 р .;
Опубліковано: 19 грудня 2016 року.

Zhongtang Yu, Університет штату Огайо, США

Джеффрі Девід Гейлі, Медичний коледж Бейлора, США
Роберт Дж. Мур, Університет RMIT, Австралія