圈养马来穿山甲粪便菌群分析及几丁质降解菌株的筛选

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动物肠道内的菌群特征,包括不同微生物种类的数量和丰度及其功能,与动物的饮食密切相关,并影响宿主的身体状况。由于穿山甲种群濒临灭绝,马来穿山甲(Manis javanica)现已被列为国家一级保护动物,专门以蚁类为食,救护圈养条件下无法满足特殊的食谱需求,需要以人工饲料进行喂养。为评估圈养马来穿山甲对饲料(配方以黑蚂蚁、黄粉虫、猫粮为主)的消化吸收能力以及适应饲料后其肠道菌群的健康状况,本研究记录了五只圈养马来穿山甲的生长情况、饲料表观消化率,并通过高通量测序技术分析了粪便菌群的多样性和群落结构,进一步筛选几丁质降解菌株。主要研究结果如下:(1)4只同期救护的马来穿山甲粪便优势细菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),优势细菌属是大肠埃希菌-志贺菌属(Escherichia-Shigella)、狭义梭菌属1(Clostridium sensu stricto 1)、罗姆布茨菌属(Romboutsia)、乳杆菌属(Lactobacillus),优势真菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),优势真菌属为曲霉菌属(Aspergillus)、假丝酵母菌属(Candida)、酵母菌属(Saccharomyces)。(2)体重增长快,饲料转化率较高的穿山甲(Mj13和Mj18)细菌群落中拟杆菌属(Bacteroides)和乳杆菌属,真菌群落中曲霉属(局限曲霉Aspergillus restrictus和青霉状曲霉Aspergillus penicilloides)占比较大,功能注释在脂质代谢、能量代谢相关的基因上丰度更高。(3)体重增长慢,饲料转化率较低的穿山甲(Mj22和Mj27)与增重快的穿山甲菌群结构组成相似,但多数致病的菌属(爱德华氏菌属Edwardsiella和乳球菌属Lactococcus)占比较高。(4)Mj06号穿山甲粪便菌群Alpha多样性指数(细菌ACE指数、Chao1指数及细菌和真菌的Shannon指数)最低,经主成分分析(PCA)表明其细菌和真菌菌群与其他个体存在较大偏离,与纤维素消化或几丁质降解相关的菌属(拟杆菌属、乳杆菌属、狭义梭菌属、曲霉属)占比最少,而多数致病菌属(爱德华氏菌属和乳球菌属)占比最多,可能是导致其粪便几丁质含量高和粗纤维消化率低的原因。(5)从马来穿山甲粪便筛选得到几丁质降解菌18株,包括11株细菌和7株真菌,其中an-B11土白蚁特拉布尔希氏菌(Trabulsiella odontotermitis)和F05热带假丝酵母(Candida tropicalis)具有较明显胞外几丁质酶及较强几丁质降解能力。综上所述,肠道菌群在对宿主适应饲料营养吸收和能量代谢上发挥着重要作用,长期饲喂人工饲料可能会增加穿山甲肠道内有害菌群的比例,进而引发因肠炎等疾病导致的死亡风险。但也发现一些与几丁质消化相关的肠道微生物群,从粪便中分离培养了18株几丁质降解菌种,为肠道微生物协助穿山甲消化几丁质提供了依据,为后续关于穿山甲的救护和益生菌添加剂的研究提供了基础。
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