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食物对草鱼肠道微生物及其代谢产物的影响
Alternative TitleThe impact of diet on gut microbiota and its metabolites in grass carp (Ctenopharyngodon idellus)
郝耀彤
Subtype博士
Thesis Advisor王桂堂
2017-05
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract鱼类是脊椎动物中最大的类群,约占脊椎动物种类总数的一半。在长期的进化过程中,鱼类与其肠道微生物相互适应形成了复杂的共生关系。微生物依靠宿主肠道生活,同时在维持宿主健康方面发挥着重要作用。鱼类肠道微生物组成受多种因素的影响,其中遗传、水体环境和食物为主要的影响因素。过去的20年中,世界范围内鱼类产量的增长主要得益于水产养殖产业的发展,而水产养殖业依赖于饲料行业的发展,现阶段鱼粉的全球供应越来越无法满足水产养殖的需求。因此寻找新的蛋白质源以及提高饲料利用率成为了重要课题。肠道微生物可以帮助宿主利用食物中难降解的营养物质。研究与食物代谢相关的微生物类群,开发相关的生物制剂,对于扩大饲料原料来源以及提高饲料利用率意义重大。草鱼(Ctenopharyngodon idellus)是世界范围内养殖产量最大的品种,而我国是最主要的草鱼养殖国。2014年我国草鱼产量达到了538万吨,占世界草鱼养殖产量的97.10%。本研究以草鱼为实验对象,研究了食物对草鱼肠道微生物的影响,发现了多种与食物代谢相关的微生物类群。将草鱼肠道按照前、中、后肠进行划分,使用PCR-DGGE的方法,比较了摄食后的多个时间点草鱼不同肠段微生物菌群结构(先饲喂鱼粉后改喂苏丹草)。结果显示,饲喂苏丹草的草鱼后肠与前、中肠样品间菌群结构存在显著差异(P<0.05);饲喂不同食物的相同肠段菌群结构也存在着显著差异(P<0.05)。微生物多样性指数显示,后肠样品Shannon指数H’一般不低于4.25,而前、中肠样品H’均未超过4.25。对后肠样品进一步研究发现,食物改变11天后,后肠微生物菌群基本达到稳定。表明草鱼肠道不同部位内容物菌群结构不同,后肠样品具有更高的微生物多样性,并且食物的改变会对草鱼肠道微生物菌群产生快速而显著的影响。使用鱼粉、配合饲料和苏丹草三种食物对草鱼进行长期饲喂,研究食物对草鱼肠道微生物的影响。结果表明,饲喂鱼粉的草鱼后肠微生物与饲喂配合饲料和苏丹草的存在显著差异(F = 18.85, P<0.01)。鲸杆菌属(Cetobacterium)细菌被认为与蛋白质的降解密切相关,是饲喂鱼粉后肠中的优势类群(约75.7%),而毛罗菌科(Lachnospiraceae)、丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)细菌与植物多糖代谢密切相关,是饲喂配合饲料和苏丹草草鱼后肠中的优势类群(两者之和分别占46.8%和42.9%)。网络分析结果显示毛罗菌科和丹毒丝菌细菌显著正相关(r = 0.895, P = 0.001)。短链脂肪酸(SCFA)的浓度变化趋势表明微生物对鱼粉、配合饲料和苏丹草的降解作用依次降低。低水平的短链脂肪酸说明后肠发酵对草鱼能量需求的贡献是有限的。 使用苏丹草对饲喂鱼粉的草鱼进行食物诱导,研究肠道微生物及其代谢产物的适应性变化。结果表明,食物改变后肠道微生物类群迅即发生了改变,并在11天内再次达到了平衡。相对于饲喂鱼粉的样品,拟杆菌属(Bacteroides),毛罗菌科以及丹毒丝菌科显著增加而鲸杆菌属细菌显著降低。鲸杆菌属分别与拟杆菌属(r=-0.512, P=0.005)、毛罗菌科(r=-0.403, P=0.025)和丹毒丝菌科(r=-0.512, P=0.005)显著负相关。OTU2为拟杆菌属中丰富最高的OTU,它与毛罗菌科显著正相关(r=0.464, P=0.001)。拟杆菌属和毛罗菌科细菌中包含一些编码可降解植物细胞壁的糖苷水解酶基因,而这些基因在草鱼基因组中并不存在。另外,食物改变导致细菌代谢产物短链脂肪酸浓度的显著降低。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/31113
Collection鱼类生物学及渔业生物技术研究中心_学位论文
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GB/T 7714
郝耀彤. 食物对草鱼肠道微生物及其代谢产物的影响[D]. 中国科学院水生生物研究所,2017.
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