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肠道微生物是宿主与微生物在长期协同进化过程中相互选择和适应形成的。益生菌作为肠道菌群中的共生菌在人类和动物健康中发挥着非常重要的作用。近年来,益生菌应用对于改善饲料品质、提高利用效率、促进动物健康等方面的效果较好,市场接受度日益提高,已成为一个快速发展的新兴产业。农业农村部发布的《饲料添加剂品种目录》中列出微生物菌种有34种,其中乳酸菌有23种。然而面对我国畜禽养殖业规模的不断扩大、科学养殖概念的不断深入,畜禽疾病面临的严峻形势,可饲用微生物菌种资源还有待于进一步的扩充。目前,来自动物肠道的乳酸菌是新型饲用益生菌选育的一个重要资源库。从鸡盲肠中筛选得到的非解乳糖链球菌(Streptococcusalactolyticus,S.Alactolyticus)FGM菌株对小鼠无不良反应,具有良好的发酵黄芪、抗氧化性能,对大肠杆菌O78(Escherichia coli O78,E.coli O78)感染肉鸡有保护作用,是一株饲用益生菌候选菌株。因此,本研究在前期研究的基础上开展了对该菌株生物学特性、益生性及其粘附宿主的机制研究,旨在为其入选可饲用微生物菌种提供数据支撑,对高粘附性乳酸菌的选育具有指导意义。(1)菌株生物学特性研究:完成S.alactolyticus FGM菌株的全基因组测序和生物特 性 分 析,其 中 测 序 结 果 上 传 至 DDBJ/EMBL/GenBank(AccessionNo.JAAXMT000000000),为1 701 811bp,(G+C)mol%含量为 40.38%,1 768个编码基因;编码基因注释揭示了该菌株的重要特性,其中151个与生物粘附相关;预测S.alactolyticus FGM菌株中43个氨基酸与胆盐耐受、免疫逃逸、抗吞噬、粘附、抗氧化、应激耐受的生物学特性相关,无溶血基因,表型分析也无溶血性;预测S.alactolyticus FGM菌株中30个氨基酸为抗生素耐药基因,但表观耐药性分析结果显示S.alactolyticus FGM菌株仅对复方新诺明、土霉素耐药,与耐药基因sul 3和tet44/B(P)/T基因一致;FGM菌株在pH 2 MRS肉汤和0.15~0.30%的胆盐培养基可存活4h以上;此外,结晶紫法显示菌株S.alactolyticus FGM菌株无生物膜形成,其自凝聚性显著低于罗伊氏乳杆菌(P<0.05),但与嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌无显著差异(P>0.05)。(2)菌株的益生性研究:显微观察结果和荧光标记测定S.alactolyticus FGM菌株对Caco-2细胞(人克隆结肠腺癌细胞)粘附率法,结果显示S.alactolyticus FGM菌株可粘附Caco-2细胞,测得1.0×109 cfu/mL菌液的粘附率为37.51%。牛津杯法测得S.alactolyticus FGM 菌株对 E.coli O78 的抑菌圈直径(Inhibition zone diameter,IZD)显著大于嗜酸乳杆菌、罗伊氏乳杆菌及干酪乳杆菌(P<0.05);荧光标记测得S.alactolyticus FGM菌株对E.coli O78粘附Caco-2的粘附损失率极显著高于嗜酸乳杆菌(P<0.01),显著低于罗伊氏乳杆菌(P<0.05),与干酪乳杆菌无显著性差异(P>0.05);S.alactolyticus FGM菌株胞外非靶向代谢组学研究显示菌株发酵后产生了 78种差异代谢物,其中甲羟戊酸、烟酸、乙酰胆碱、蛋氨酸、5种短肽的差异倍数≥ 2,相关代谢通路为萜类骨架生物合成、烟酸和烟酰胺代谢、甘油磷脂代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、氨基酸的生物合成及辅助因子的生物合成。(3)菌株表面蛋白的鉴定、表达及抗体制备:优选高浓度碱性氯化锂法提取S.alactolyticus FGM菌株表面蛋白,分离出“无锚”表面蛋白EF-Tu;确定其表面蛋白EF-Tu基因序列(1 197 bp)和氨基酸序列(398个),与解没食子酸链球菌(Streptococcus gallolyticus,S.gallolyticus)EF-Tu 蛋白具有 99.7%的同源性,分子量为 43.952 KD,等电点为5.41,无信号肽、不含跨膜结构,亲水性较好,免疫原性好;通过大肠杆菌表达系统获得S.alactolyticus FGM菌株EF-Tu重组蛋白,并制备出效价可达128 000的兔抗EF-Tu多克隆抗体。(4)表面蛋白EF-Tu介导S.alactolyticus FGM菌株粘附的功能验证:研究发现将EF-Tu蛋白的抗原位点封闭后,菌株对Caco-2细胞的粘附率和抑制E.coli O78对Caco-2细胞的粘附率均显著下降(P<0.05),且菌株粘附性能与EF-Tu抗体浓度呈负相关。免疫荧光分析结果显示S.alactolyticus FGM菌株上有大量EF-Tu蛋白存在,EF-Tu蛋白在FGM菌株粘附的Caco-2细胞膜周围有表达。利用Co-IP法与LC-MS/MS鉴定技术筛选EF-Tu与Caco-2细胞的互作蛋白,结果显示多种蛋白中热休克蛋白90、ACTB肌动蛋白β、SRY-box转录因子14、热休克蛋白60的可能性较高。综上所述,鸡肠道源S.alactolyticus FGM菌株基因与表型特性符合益生菌筛选条件,有饲用益生菌开发前景。EF-Tu蛋白可介导S.alactolyticus FGM菌株粘附肠道上皮细胞,在菌株粘附和抑制致病菌的生物学功能中有积极作用。