藏猪源解淀粉芽孢杆菌TL106对母仔猪益生特性和肠道微生物影响的研究

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解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)是一种非致病性微生物,因其高活性的淀粉酶命名。其特点是具有很强的抗逆性,并产生较多的代谢产物。解淀粉芽孢杆菌在植物抗病和促生长方面研究较多且效果稳定。动物研究表明,解淀粉芽孢杆菌可通过分泌抑菌物质、产生消化酶、黏附肠道位点等,改善动物生产性能和肠道健康。在猪生产中面临的问题,主要集中在仔猪断奶后的肠道健康和围产期母猪的氧化应激和免疫抑制。而肠道微生物的调控,作为解决此类生产问题的有效手段可进行深入的研究和应用。TL106是本实验室从西藏林芝藏猪中分离出的一株解淀粉芽孢杆菌菌株。目前对于该菌株的研究较少,本研究的目的:研究新发现的解淀粉芽孢杆菌菌株TL106的生物学特性,评估其对断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响。同时评估解淀粉芽孢杆菌TL106对缓解围产期母猪应激、改善健康和免疫的作用及对母猪和仔猪生产性能和营养代谢的影响。本研究旨在通过离体和在体试验,探究解淀粉芽孢杆菌TL106对猪的益生作用及其机制,为TL106在猪生产中应用提供理论和试验依据。以期对“限抗禁抗”和健康高效养殖背景下养猪业的发展,提供一定的技术支撑。主要研究结果如下:1解淀粉芽孢杆菌菌株TL106的生物学特性评估。研究发现TL106菌落呈灰白色,大小均匀,革兰氏染色呈蓝紫色短杆状。生长速度快,4h进入生长对数期。不仅可以在酸性环境、高胆盐浓度和高温条件下生存,而且对青霉素、链霉素、四环素等多种抗生素及大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、副猪嗜血杆菌和链球菌有一定的耐受性和抑制作用。研究表明解淀粉芽孢杆菌TL106具备作为益生菌的生物学特性。2评估解淀粉芽孢杆菌TL106对断奶仔猪的影响对断奶仔猪的研究发现,TL106菌株显著提高了仔猪断奶后前两周的生长性能(P<0.05),显著提高粗纤维和粗灰分的表观消化率(P<0.05),极显著提高肠道纤维素酶和淀粉酶的活性(P<0.01)。TL106显著提高断奶14天仔猪血清T-SOD和GSH-Px的水平,降低MDA水平(P<0.05),显著提高血清Ig A、Ig G和Ig M水平(P<0.05)。TL106显著降低了血清中促炎性细胞因子IL-1β、IL-6和IL-8的水平(P<0.05),显著升高了血清中抗炎性因子IL-10的水平(P<0.05)。与对照组相比,TL106组显著下调Toll样受体通路上的关键蛋白表达(P<0.05)。以上结果表明TL106改善了断奶仔猪的免疫性能。从肠道HE染色图片看,土霉素钙组仔猪肠道的结构和功能发育迟缓,淋巴结的数量和面积降低,TL106在无害的基础上发挥了积极作用。用RT-q PCR确定了解淀粉芽孢杆菌TL106可在仔猪肠道中定植,且盲肠内容物中TL106的含量高于回肠内容物。肠道菌群16S测序结果表明,TL106显著提高了Lachnospiraceae,Peptococcaceae.rc4_4,Erysipelotrichaceae.L7A_E11和Mollicutes.RF39菌群水平,达到保障肠道菌群稳定,避免断奶过程导致的肠道菌群紊乱。断奶仔猪盲肠内容物代谢组学的研究表明,TL106组在能量代谢通路、脂质代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、营养物质主动转运吸收、缝隙链接等通路显著增强,而这些通路的增强与生产性能改善、降低腹泻、抗氧化等结果相互印证。3评估解淀粉芽孢杆菌TL106对围产期母猪、哺乳母猪和哺乳仔猪的影响对围产期母猪、哺乳母猪、哺乳仔猪的TL106菌株应用研究发现,与对照组相比,TL106组显著改善了母猪妊娠90天至分娩阶段粪便评分(P<0.05),对死胎、木乃伊胎降低和21天仔猪体重和腹泻均有改善作用,但未达到统计学差异(P>0.05)。TL106显著提高了妊娠108天母猪粗纤维和粗蛋白的表观消化率,显著提高了哺乳15天母猪粗灰分、粗脂肪、钙和磷的表观消化率(P<0.05)。TL106菌株可以提高母猪和仔猪的血清抗氧化水平和血清免疫球蛋白水平;TL106显著降低妊娠108天母猪血清中促炎性因子水平,显著提高了妊娠母猪、哺乳母猪、哺乳仔猪血清IL-10的水平(P<0.05)。TL106组哺乳仔猪回肠的TLR2、TLR4、NF-k B P65蛋白表达极显著降低(P<0.01)。以上说明解淀粉芽孢杆菌TL106可以降低母猪妊娠后期的炎症水平,提高哺乳仔猪的抗炎能力,提高母猪和仔猪免疫水平。肠道菌群16S测序结果表明,TL106显著提高了哺乳仔猪盲肠菌群物种多样性,增加了妊娠后期母猪、哺乳母猪肠道厚壁菌门的比例。通过菌群物种差异分析发现,TL106组母猪在梭菌属(Clostridium sensu stricto 1)、密螺旋体属(Treponema)、弯曲杆菌(Turicibacter)、罗斯氏菌属(Romboutsia)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、真杆菌属(Eubacterium)、韦荣球菌属(Veillonella)含量升高,这些菌属与发酵产生乳酸,消化抗性淀粉和纤维、产丁酸等短链脂肪酸有关,起到保护肠道屏障、逆转腹泻、减轻炎症等作用。TL106组哺乳仔猪盲肠内容物菌群中,发现基丝粒属(Christensenellaceae_R-7_group)、芽孢杆菌属(Cloacibacillus)、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)、普雷沃氏菌属(Prevotella)、丁酸梭菌属(g_Butyricicoccus)、梭菌属(g_unclassified_f_Clostridiaceae)等丰度增加,这些菌属与短链脂肪酸的产生、碳水化合物和蛋白质代谢、肠道炎症缓解有关。可见通过饲喂TL106,改善了母猪肠道菌群结构,并且通过代际传递,改善了哺乳仔猪的肠道菌群结构。代谢组学的研究表明,TL106组可上调妊娠后期母猪与营养物质消化吸收和跨膜转运、氨基酸合成代谢、脂类代谢、激素合成、遗传物质翻译等相关的通路;提高哺乳母猪色氨酸代谢通路,鞘脂信号通路;提高哺乳仔猪组氨酸代谢,蛋白质消化吸收等通路。代谢组学展现结果与生产性能改善、营养物质利用提高、抗氧化、增强免疫等结果相互印证。以上研究表明TL106具备作为动物用益生菌的生物学特性,可在猪回肠和盲肠中明显定植。对围产期母猪、哺乳母猪、哺乳仔猪、断奶仔猪生产和健康发挥积极作用,缓解仔猪断奶应激和母猪围产期综合征,减少抗生素使用。TL106具备作为猪用益生菌的条件,具有良好使用前景。
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