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肠道微生物群与宿主相互作用在肠道疾病的发展中起关键作用。乳酸菌是肠道菌群中主要益生菌群之一,具有优化肠道微生态菌群结构,调节肠道微生物生态系统的功能,是防御肠道病原体的主要防线。全面认识鸡肠道菌群的多样性与功能对开发肠道菌种资源和防治病原菌感染具有重要的指导作用。肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)感染是人类胃肠炎的常见病因,其感染会导致胃肠功能紊乱和微生态失调等问题,是全世界范围内重要的公共卫生问题。乳酸菌可以有效防治肠道细菌性感染,但其在肠道的作用机理尚未完全明确。因此,本研究以鸡为研究对象,解析鸡肠道菌群结构与功能,探究鸡肠道乳酸菌多样性与功能,旨在从健康鸡肠道中筛选具有良好特性且具有抗肠炎沙门氏菌的乳酸菌。从乳酸菌调控肉鸡肠道菌群和宿主基因表达抗病原菌感染的角度出发,验证所筛选到的优良乳酸菌抗S.enteritidis ATCC13076感染功能及其作用机理。为通过乳酸菌调控肠道感染微生态菌群结构的稳定,提高肉鸡抗病力减少抗生素使用提供新的思路和研究依据。主要研究内容如下:1.鸡肠道菌群多样性和功能分析及其乳酸菌筛选本章节采用宏基因组学测序来探究不同养殖环境中的自由散养(FRS)与规模化商业养殖(CRS)以及不同基因型鸡中白羽肉鸡(BC)与罗曼蛋鸡(LC)的鸡盲肠肠段菌群的结构与功能。结果发现Bacteroidetes,Firmicutes和Proteobacteria是FRS和CRS中盲肠细菌的主要菌群,在FRS中发现了Deferribacteres,而在CRS中几乎不存在。在FRS中Parabacteroides,Prevotellaceae＿Ga6A1,Unclassified Proteobacteria和unclassified Spirochaetaceae的物种丰度更高,而在CRS中Faecalibacterium,Ruminococcaceae和Helicobacter则更为丰富。物种的主要功能注释是复制,重组和修复,能量产生和转化,细胞壁/膜/包膜生物发生以及氨基酸运输和代谢相关功能。对不同品种鸡盲肠菌群宏基因组学数据分析,结果发现BC,LC盲肠细菌的主要菌群是Bacteroidetes,Firmicutes和Proteobacteria。BC中Faecalibacterium,Ruminococcus和Alistipes物种较丰富,而在LH中Bacteroides和Rikenellaceae＿RC9＿gut＿group更为丰富。物种的主要功能注释是复制,重组和修复,能量产生和转化,细胞壁/膜/包膜生物发生以及氨基。结果表明,同一物种的鸡的基因型差异可以引起肠道菌群数量的变化,但不会改变肠道菌群的结构组成和主要功能差异。对鸡肠道乳酸菌数据信息分析发现,鸡肠道乳酸菌主要是隶属于Lactobacillus、Pediococcus、Sharpea和unclassified＿f＿＿Lactobacillaceae四个属。L.reuteri属于Lactobacillus,丰度占乳酸菌14.6%,其功能主要参与复制,重组和修复,氨基酸运输和代谢,碳水化合物运输和代谢,辅酶运输和代谢,能量产生和转化以及防御机制。结合微生物纯分离培养方法,成功从肉鸡肠道分离得到一株罗伊氏乳杆菌S5(L.reuteri S5)菌株,其在MRS培养基中生长20 h为其最佳接种时间,在24 h产乳酸量最高为1.42 mmol/L,具有较好耐受性,L.reuteri S5菌株无细胞发酵上清中T-AOC、GSH-PX和T-SOD活性高于菌体,对S.enteritidis ATCC13076具有较强的体外抑菌活性,该菌株优势碳源和氮源为葡萄糖和豆粕。2.L.reuteri S5全基因组序列分析及其体外抗S.enteritidis ATCC13076作用研究由于乳酸菌具有菌株特异性,为全面解析L.reuteri S5菌种信息和益生功能尤为重要。L.reuteri S5全基因组测序分析结果表明,L.reuteri S5全基因组中含有1个环形染色体,基因组长度为2,962,865 bp,基因的平均长度为905 bp,共有2,787个基因,59个t RNA基因,19个r RNA基因,其他nc RNA基因30个。具有完整的初级代谢途径,编码糖酵解途径主要功能酶类以及磷酸戊糖途径的酶类,其基因组上含有编码抗氧化、无机盐离子以及耐酸、耐胆盐相关的基因,证实了L.reuteri S5是一株益生特性优异的益生菌株。相关分子实验结果表明,L.reuteri S5通过抑制S.enteritidis ATCC13076的粘附和侵袭,毒力和细胞膜完整性基因的表达,抑制S.enteritidis ATCC1307生物被膜的形成和运动,破坏细菌结构,并抑制细胞内蛋白质的合成,进而抑制或杀死S.enteritidis ATCC13076的生长。这些结果为揭示L.reuteri S5益生特性以及抗S.enteritidis ATCC13076作用奠定基础研究。3.L.reuteri S5干预对鸡抗S.enteritidis ATCC13076感染肠道菌群的调控作用选取益生菌株L.reuteri S5,构建S.enteritidis ATCC13076感染肉鸡动物模型,分析L.reuteri S5干预对鸡感染S.enteritidis ATCC13076肠道菌群结构的调控作用。研究结果表明L.reuteri S5干预对鸡抗S.enteritidis ATCC13076感染肠道菌群的调控作用。L.reuteri S5菌株能稳定定植于鸡肠道各肠段,尤其是盲肠肠段内,L.reuteri S5菌株的定植会降低肠道环境p H值,抑制S.enteritidis ATCC13076在肠道内的定植。具有增强肠道屏障作用,减少S.enteritidis ATCC13076的细菌位移。L.reuteri S5定植于肠道内会增加鸡盲肠微生物菌群OUT数目,增加Lactobacillaceae的相对丰度水平,减少了Enterobacteriaceae科菌群的相对丰度水平。经组间距离分析,L.reuteri S5干预感染组(LS组)鸡盲肠道菌群组成与对照组(C组)距离较近。这些结果证明所筛选到的优良乳酸菌L.reuteri S5具有调控肠道菌群抗S.enteritidis ATCC13076感染的作用。4.L.reuteri S5干预对鸡抗S.enteritidis ATCC13076感染肠道转录组的影响采用动物体内实验结合转录组测序技术,分析L.reuteri S5干预对鸡感染S.enteritidis ATCC13076肠道基因表达的影响。结果表明,L.reuteri S5能促进鸡生长性能,促进鸡肠道免疫球蛋白SIg A的分泌表达,同时还可以促进炎症因子TNF-a,IFN-γ和IL-6的表达,减轻鸡肠道组织病理损伤。转录组测序数据分析结果表明,L.reuteri S5可促进调节鸡的许多生物学进程和细胞代谢,可参与调节细胞粘附分子(CAMs)、氨基酸合成与代谢、维生素代谢、脂肪酸代谢以及固醇激素的合成等,从而促进鸡的生长性能。L.reuteri S5调控肠道抗S.enteritidis ATCC13076感染的主要免疫相关信号通路是产生Ig A的肠道免疫网络、RIG-I样受体信号通路、NOD样信号通路以及胞质DNA传感途径。这些结果为探究L.reuteri S5抗肠炎沙门氏菌感染奠定了基础研究。综上,从健康鸡肠道成功筛选到一株益生特性优异的益生菌株L.reuteri S5,阐述了其抗S.enteritidis ATCC13076作用机制,且从乳酸菌调控肉鸡肠道菌群和宿主基因表达抗病原菌感染的角度,证明了其抗S.enteritidis ATCC13076肠道感染的调控作用,为进一步研究乳酸菌防治S.enteritidis ATCC13076感染奠定基础研究。