Simbioze microbiene

Editat de
Zhongtang Yu

Universitatea de Stat din Ohio, Statele Unite

Revizuite de
Jeffrey D. Galley

Baylor College of Medicine, Statele Unite

Robert J. Moore

Universitatea RMIT, Australia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

microbiota

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Departamentul de nutriție animală, Institutul de Științe Animale, Universitatea din Hohenheim, Stuttgart, Germania
  • 2 Grup de cercetare privind interacțiunile și procesele microbiene, Centrul Helmholtz pentru cercetarea infecțiilor, Braunschweig, Germania

Suplimentarea cu fitază în dietele pentru pui este o practică obișnuită pentru a îmbunătăți disponibilitatea fosforului (P) și pentru a reduce pierderile de P prin excreție. O disponibilitate îmbunătățită a P și suplimentarea concomitentă cu calciu (Ca) pot afecta structura comunității microbiene din tractul digestiv al găinilor broiler. Aici, ne propunem să distingem efectele mineralelor P, Ca și fitaza asupra compoziției comunităților microbiene prezente în conținutul și stratul de mucoasă al tractului gastro-intestinal (GIT) al găinilor broiler.

Introducere

Comunitatea microbiană prezentă în tractul gastro-intestinal al broilerilor (GIT) are peste 900 de specii bacteriene (Stanley și colab., 2014). Acestea joacă un rol crucial în digestia furajelor, descompunerea toxinelor, excluderea agenților patogeni, stimularea sistemului imunitar și activitatea endocrină (Zhu și colab., 2002). Mai multe studii au analizat microbiota din secțiuni specifice ale GIT, inclusiv cultura, ileonul și caeca (Sekelja și colab., 2012; Sergent și colab., 2014; Ptak și colab., 2015; Witzig și colab., 2015), întrucât doar câteva s-au concentrat asupra întregului GIT (Lu și colab., 2003; Sekelja și colab., 2012). Cu toate acestea, se știe acum că sunt extrem de conectate și ar trebui să influențeze în sus și în aval diferitele secțiuni GIT (Stanley și colab., 2014). Majoritatea studiilor s-au concentrat doar pe conținutul eșantioanelor GIT (digesta) (Sekelja și colab., 2012; Walugembe și colab., 2015; Witzig și colab., 2015), ignorând comunitățile de mucoase, care sunt cele mai apropiate de gazdă. epiteliu (Collado și Sanz, 2007). Comunitățile microbiene atașate la epiteliu au roluri biologice care ar trebui caracterizate. O mare diversitate bacteriană a fost observată în Pars non glandularis a stomacului de porc (Mann și colab., 2014) și rapoartele anterioare la șobolani și oameni au găsit diferențe între numărul microbian din mucoasa colonică și fecale (Zoetendal și colab., 2002; Haange și colab., 2012).

Cultura, secțiunea în care furajele sunt depozitate temporar și activitățile de fermentare sunt inițiate, este puternic dominată de Lactobacillus specii (Stanley și colab., 2014; Witzig și colab., 2015). Ileonul, unde nutrienții sunt absorbiți, este colonizat în principal de Lactobacillus specii și, de asemenea, de bacterii parțial caracterizate cu activități producătoare de butirat, cum ar fi Clostridium, Streptococcus, și Enterococ (Stanley și colab., 2014). Caeca, unde sunt fermentate substraturi complexe, cum ar fi celuloza, alte polizaharide și fitați (Stanley și colab., 2014; Choi și colab., 2015; Zeller și colab., 2015) este cea mai diversă secțiune a GIT și este foarte dominat de microbi necunoscuți. Cele mai abundente familii din caeca sunt Clostridiaceae, Bacteroidaceae, Lactobacillaceae și producătorii de butirat (Stanley și colab., 2014).

Având în vedere disponibilitatea redusă a P în dietele pe bază de plante și efectul suplimentării dietelor cu fitază, Ca și P asupra performanței puii și degradarea fitatului în tractul digestiv, acest studiu își propune să investigheze influența acestor suplimente, asupra comunități microbiene de digeste și probe de mucoasă din trei secțiuni ale GIT ale găinilor de pui.

Materiale și metode

Eșantionarea animalelor

Experimentul pe animale a fost efectuat la stația de experimentare agricolă a Universității Hohenheim, locația Lindenhöfe din Eningen (Germania). Toate procedurile privind manipularea și tratamentele animalelor au fost aprobate de Regierungspräsidium Tübingen (numărul de omologare HOH33 | 14TE).

Tabelul 1. Concentrația de fosfor (P), calciu (Ca) și fitază în cele opt tratamente dietetice.

Analiza performanței broilerului

Informații referitoare la greutatea corporală finală (BW), consumul de hrană (FC), câștigul BW și raportul hrana pentru câștig, au fost obținute în ziua 15 până la 26 și analizate cu procedura MIXED a software-ului SAS (versiunea 9.1.3, SAS Institute, Cary, NC). Modelul statistic a fost yjjklm = μ + ri + Tj + βk + xl + (Tβ) jk + (Tx) jl + (βx) kl + (Tβx) jkl + eijklm; unde μ = media generală, ri = efectul blocului (aleatoriu), Tj = efectul adaosului P (fix), βk = efectul adaosului de Ca (fix), xl = efect al adaosului de fitază (fix), ( Tβ) jk, (Tx) il, (βx) kl sunt interacțiunile cu doi factori, (Tβx) jkl sunt interacțiunea cu trei factori și eijklm = eroare aleatorie a observațiilor. Semnificația statistică a fost evaluată de ANOVA unidirecțional. Diferențele dintre tratamente au fost testate cu multiple t-test (LSD). Un nivel de semnificație al p S-a luat în considerare ≤ 0,05.

Extracția ADN și secvențierea ampliconului Illumina

ADN-ul a fost extras din 281 de probe cu FastDNA ™ SPIN Kit pentru sol din MP Biomedicals (Solon, OH, SUA), urmând instrucțiunile protocolului producătorului. ADN-ul a fost cuantificat într-un spectrofotometru NanoDrop 2000 (Thermo Scientific, Waltham, MA, SUA) și stocat la -20 ° C.

Pregătirea bibliotecii Illumina cu amplificarea PCR a regiunii V1-2 a genei 16S rRNA utilizând ADN polimeraza PrimeSTAR HS (Clontech Laboratories, Mountain View, CA, SUA) a fost efectuată în conformitate cu Camarinha-Silva și colab. (2014). Ampliconii au fost verificați prin electroforeză pe gel de agaroză, purificat cu placa cu 96 de godeuri Macherey-Nagel (Macherey Nagel, Düren, Germania) și cuantificați utilizând un sistem QuantiFluor ® dsDNA (Promega, Madison, SUA). Rapoartele echimolare ale ampliconilor (30 ng) au fost reunite urmate de o precipitație cu etanol pentru a elimina orice contaminanți. Mărimea corectă a produsului PCR a fost obținută și purificată cu un kit de extracție cu gel QIAquick (Qiagen, Hilden, Germania). Bibliotecile au fost secvențiate folosind chimia de secvențiere de capăt pereche de 250 bp pe o platformă Illumina MiSeq.

Prelucrarea bioinformatică a secvențelor a fost făcută în conformitate cu Camarinha-Silva și colab. (2014) cu unele modificări. Citirile brute au fost asamblate (Cole și colab., 2014) și ulterior aliniate utilizând MOTHUR (algoritmul gotoh cu baza de date de referință SILVA) înainte de pre-grupare (difs = 2). Secvențele au fost grupate în unități taxonomice operaționale (OTU) cu o similaritate ≥97%. Toate OTU-urile cu o abundență medie mai mică de 0,001% pe toate eșantioanele și cu lungimea secvenței de 83%) în probele digesta. În ceea ce privește mucoasa, acest gen a fost observat în abundență mai mare în dietele F și G (32-37%; Figurile 4A, B și Figura S3B) în comparație cu alte diete. Studiile anterioare folosind șoareci și porci au arătat că dietele suplimentate cu P și Ca, cum ar fi dieta G, cresc Lactobacillus abundență (Ten Bruggencate și colab., 2004; Metzler-Zebeli și colab., 2010). L. taiwanensis (OTU 1), foarte abundent în cultură, și-a redus abundența în probe de ileum digesta de diete suplimentate cu Ca (C, G și H; 27%), în timp ce în mucoasă cel mai mare procent a fost observat în dieta G). Al doilea cel mai abundent OTU a fost L. gallinarum (OTU 2), care a arătat o tendință de a fi mai abundent în dietele A, C și F (27%) pentru digeste și 16% în probele de mucoasă din dieta F.

Figura 4. Analiza coordonatelor principale (PCoA) ordonarea structurii comunității bacteriene globale a ileonului (A) digesta și (B) probe de mucoasă în opt tratamente dietetice (A - H) (Tabelul 1). Bulele au fost suprapuse pentru a vizualiza abundența relativă a celor mai relevante genuri, Lactobacillus și streptococ și familii, Peptostreptococcaceae, Burkholderiaceae și Lachnospiraceae (scară felie 1-100% abundență).

Dietele E și F în digestă și F în mucoasă, ambele cu supliment de P au dus la o creștere a streptococ (44, 19 și, respectiv, 23%; Figurile 4A, B). Lu și colab. (2003) au demonstrat că secvențele de OTU-uri au legătură cu streptococ au fost mai răspândite în digestele ileonului decât în ​​caeca (Lu și colab., 2003). În conformitate cu studiul lui Ptak și colab. (2015), streptococ abundența a fost redusă în dietele suplimentate cu Ca, P și fitază (Ptak și colab., 2015), reprezentate în acest studiu de dieta H. streptococ abundența a fost chiar mai mică în dieta C, doar cu suplimentarea cu Ca. OTU-urile atribuite Clostridium XI neculturat au avut tendința de a fi detectate în digeste în abundențe mai mari în dietele D (18%) și E (23%) în comparație cu alte diete, care au reprezentat cuvinte cheie: secvențierea 16S, microbiota, GIT de pui, digesta, mucoasa, fosfor, calciu, fitază

Citare: Borda-Molina D, Vital M, Sommerfeld V, Rodehutscord M și Camarinha-Silva A (2016) Insights on Broilers 'Gut Microbiota Feeded with Phosphorus, Calcium, and Phytase Supplemented Diets. Față. Microbiol. 7: 2033. doi: 10.3389/fmicb.2016.02033

Primit: 01 septembrie 2016; Acceptat: 02 decembrie 2016;
Publicat: 19 decembrie 2016.

Zhongtang Yu, Universitatea de Stat din Ohio, SUA

Jeffrey David Galley, Colegiul de Medicină Baylor, SUA
Robert J. Moore, Universitatea RMIT, Australia