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    2018-12-12 來(lái)源:食品資訊中心
    飼用抗生素的過(guò)度使用帶來(lái)細(xì)菌耐藥性和超級(jí)細(xì)菌問(wèn)題,嚴(yán)重威脅公眾健康。伴隨著越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)加入“限抗”和“禁抗”的隊(duì)伍,尋找和開(kāi)發(fā)“安全、有效、可控、成本低”的天然替抗產(chǎn)品是目前全球研究的熱點(diǎn)。

            飼用抗生素的過(guò)度使用帶來(lái)細(xì)菌耐藥性和超級(jí)細(xì)菌問(wèn)題,嚴(yán)重威脅公眾健康。伴隨著越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)加入“限抗”和“禁抗”的隊(duì)伍,尋找和開(kāi)發(fā)“安全、有效、可控、成本低”的天然替抗產(chǎn)品是目前全球研究的熱點(diǎn)。
     
            近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院(深圳)農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員樊偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授曾建國(guó)團(tuán)隊(duì)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授咼于明團(tuán)隊(duì),在雞腸道微生物宏基因集構(gòu)建和飼用抗生素與天然替抗產(chǎn)品的促生長(zhǎng)機(jī)制研究方面取得了突破性進(jìn)展。其研究成果在線發(fā)表于國(guó)際微生物學(xué)權(quán)威期刊《微生物組》(Microbiome)上。
     
            這不僅是對(duì)動(dòng)物腸道宏基因組學(xué)研究的重要補(bǔ)充,而且揭示飼用抗生素和天然替抗產(chǎn)品促進(jìn)生長(zhǎng)的機(jī)理,為開(kāi)發(fā)“綠色天然”植物來(lái)源替抗產(chǎn)品提供了科學(xué)依據(jù)。
     
    歷時(shí)六年的研究
     
            自上世紀(jì)50年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)亞治療劑量的抗生素可作為動(dòng)物促生長(zhǎng)添加劑以來(lái),抗生素被大量使用并為養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了極大收益,但同時(shí)也因其助推耐藥菌形成而對(duì)公共健康構(gòu)成威脅。
     
            從2006年起,歐洲全面禁止飼用抗生素的添加,2017年美國(guó)也禁止抗生素在飼料中用于促生長(zhǎng),并將其置于獸醫(yī)臨床監(jiān)督下使用。中國(guó)制定了《遏制細(xì)菌耐藥國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃(2016—2020)》,將在2020年全面禁止使用飼用抗生素。因此,開(kāi)發(fā)綠色安全的替代品變得非常重要和迫切。
     
            無(wú)論是飼用抗生素還是天然替抗產(chǎn)品,其防病促生長(zhǎng)作用都與腸道微生物緊密相關(guān)。樊偉介紹,由于缺乏大樣本量數(shù)據(jù)的分析和更能真實(shí)代表腸道內(nèi)微生物情況的樣本,導(dǎo)致一直無(wú)法清楚解析二者的作用機(jī)制。
     
            他表示,“只有闡明二者的防病促生長(zhǎng)機(jī)制,才能真正指導(dǎo)綠色安全的防病促生長(zhǎng)的飼用替抗產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”。
     
            為了更好地理解家禽腸道微生物功能、雞的健康養(yǎng)殖,并解釋飼用抗生素和天然替抗產(chǎn)品與腸道微生物群落的相互作用關(guān)系,聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)于2012年啟動(dòng)雞腸道宏基因組研究計(jì)劃。
     
            經(jīng)過(guò)6年的努力,研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了個(gè)雞腸道微生物參考基因集,深入分析不同腸段、不同飼養(yǎng)方法、不同日齡對(duì)腸道微生物群落與功能的影響,并系統(tǒng)比較了飼用抗生素金霉素(CTC)和天然替抗產(chǎn)品博落回提取物(MCE)對(duì)腸道微生物菌群的調(diào)節(jié)作用。
     
    構(gòu)建全球雞腸道微生物參考基因集
     
            “傳統(tǒng)的16S rRNA基因分析僅提供關(guān)于微生物組成的有限信息,而宏基因組測(cè)序技術(shù)的不斷進(jìn)步,為腸道微生物的功能研究提供了重要技術(shù)支撐。”樊偉說(shuō)道。
     
            該研究以能代表腸道微生物的腸段內(nèi)容物樣本為研究材料,從7個(gè)不同品種(地區(qū))雞的5個(gè)腸段(十二指腸,空腸、回腸、盲腸和結(jié)直腸)中采集了495個(gè)腸道內(nèi)容物樣本,通過(guò)高通量測(cè)序共產(chǎn)生1.64Tb宏基因組數(shù)據(jù),平均每個(gè)樣本3.31Gb。
     
            得到contig N50長(zhǎng)度為1.95kb的組裝結(jié)果,從組裝數(shù)據(jù)中鑒定了904萬(wàn)個(gè)非冗余基因,平均開(kāi)放閱讀框長(zhǎng)度為697bp,樣品稀釋曲線已接近飽和,表明大多數(shù)雞腸道微生物的基因已被包含于基因集中,由此構(gòu)建了全球雞腸道微生物參考基因集。
     
            雞腸道微生物參考基因集的構(gòu)建,是對(duì)動(dòng)物腸道宏基因組學(xué)研究的重要補(bǔ)充。
     
            在構(gòu)建雞腸道宏基因集之后,該研究比較了雞、豬和人的腸道宏基因集,發(fā)現(xiàn)三者的腸道宏基因集盡管在基因序列水平上差異巨大,但微生物的功能相似性較高;分析了不同養(yǎng)殖模式對(duì)于雞腸道宏基因組的影響,發(fā)現(xiàn)雞在散養(yǎng)模式下腸道微生物多樣性高于籠養(yǎng)模式,且土壤主要成分的放線菌在散養(yǎng)雞中比籠養(yǎng)雞中更豐富;比較了雞的前腸和后腸宏基因組的不同特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)后腸微生物多樣性明顯高于前腸;比較分析了不同日齡的肉雞腸道微生物特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)在前腸和后腸中,微生物代謝能力均在第28天左右達(dá)到值,此后基本保持穩(wěn)定或略有下降,但前腸中不同日齡的差異程度要大于后腸中的日齡差異程度。研究表明,生長(zhǎng)早期對(duì)于雞的發(fā)育和腸道微生物群的建立都至關(guān)重要。
     
    指導(dǎo)未來(lái)綠色天然替抗產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
     
            長(zhǎng)期以來(lái),植物源天然促生長(zhǎng)劑,如含有博落回提取物的產(chǎn)品,已作為抗生素的替代品被廣泛地用于畜禽生產(chǎn)中,在中國(guó)2012年底成功批準(zhǔn),成為我國(guó)二類(lèi)新中獸藥藥物飼料添加劑產(chǎn)品。
     
            雖然以博落回提取物為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的飼用替抗產(chǎn)品全球市場(chǎng)取得了驕人成績(jī),但其提高畜禽生產(chǎn)性能的相關(guān)機(jī)制的細(xì)節(jié)仍不清楚。
     
            這項(xiàng)研究以金霉素(飼用抗生素)與博落回提取物(植物來(lái)源天然促生長(zhǎng)劑替抗產(chǎn)品)為比較研究對(duì)象。
     
            宏基因組數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,博落回提取物主要能促進(jìn)有益菌乳桿菌屬增加、增強(qiáng)氨基酸和丁酸等營(yíng)養(yǎng)或抗炎物質(zhì)合成,從而有利于抗炎促生長(zhǎng)。金霉素則增加了腸道中產(chǎn)抗生素菌群豐度及增強(qiáng)了多種抗生素合成途徑,據(jù)此推測(cè)能更有效地抑制有害菌和炎癥反應(yīng)來(lái)達(dá)到促生長(zhǎng)效果。
     
            研究還發(fā)現(xiàn),二者都對(duì)脂質(zhì)代謝有重要影響,均能富集次級(jí)膽汁酸生物合成途徑。金霉素還增強(qiáng)了脂肪酸和不飽和脂肪酸的生物合成途徑,該結(jié)果表明脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)是抗生素生長(zhǎng)促進(jìn)劑的重要機(jī)制。而博落回提取物則通過(guò)增強(qiáng)氨基酸和維生素的生物合成途徑來(lái)促進(jìn)雞的營(yíng)養(yǎng)吸收和生長(zhǎng)。
     
            博落回提取物中劑量組(MCE-M)的體增重增加和料肉比(FCR)降低的效果優(yōu)于金霉素組,這一劑量也符合商業(yè)推廣的劑量,表明博落回提取物在促生長(zhǎng)的效果上是優(yōu)于金霉素的。在樊偉看來(lái),“這對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)具有重要意義”。
     
            此外,飼用抗生素還引起了腸道內(nèi)抗生素抗性基因的上升,這進(jìn)一步警示了飼用抗生素可加速耐藥菌的產(chǎn)生而對(duì)公眾造成巨大威脅,以及開(kāi)發(fā)有效的飼用替抗產(chǎn)品的緊迫性。
     
    相關(guān)論文信息:
     
    https://doi.org/10.1186/s40168-018-0590-5

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