大熊貓(Ailuropoda melanoleuca)的日常飲食中竹類(lèi)食物占到99%以上,每天需攝食約12.5千克的竹子,采食時(shí)間約為14小時(shí)。但大熊貓?jiān)诼L(zhǎng)的進(jìn)化歷史中,仍保留著肉食性動(dòng)物的胃腸道,沒(méi)有盲腸、腸道短且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,食物通過(guò)速度非�？�,致使食物不能充分發(fā)酵,并且竹子中的營(yíng)養(yǎng)水平較低。在這種飲食情況下,為滿(mǎn)足機(jī)體營(yíng)養(yǎng)所需,大熊貓?bào)w內(nèi)的腸道微生物進(jìn)化并適應(yīng)以竹子為主的飲食,在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化中起到重要的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)功能。目前圈養(yǎng)大熊貓的人工投喂受到運(yùn)輸、保鮮等條件的限制,會(huì)長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)性的飼喂單一部位的竹子。而不同部位的竹子中營(yíng)養(yǎng)成分差異顯著,竹筍中富含更多的粗蛋白,竹莖中含更多的粗纖維,并且在飼喂竹子不同部位時(shí),大熊貓的表觀(guān)消化率也不同,因而供腸道微生物利用的營(yíng)養(yǎng)成分呈顯著性差異,腸道微生物的組成和功能也會(huì)隨之產(chǎn)生變化。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)飼喂單一部位的竹子給圈養(yǎng)大熊貓帶來(lái)不利影響,但腸道微生物的組成及功能變化還不得而知。因此,本研究使用16S rRNA基因測(cè)序技術(shù)對(duì)成都大熊貓繁育研究基地的圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物基因進(jìn)行測(cè)序,探索連續(xù)懫食單一部位的竹筍、竹葉和竹莖時(shí)腸道微生物的組成情況,并與野外大熊貓和其他食性哺乳動(dòng)物進(jìn)行對(duì)比;使用宏基因組測(cè)序技術(shù),對(duì)腸道微生物的功能進(jìn)行注釋,探討不同竹類(lèi)食物對(duì)大熊貓腸道微生物組成和功能的影響,以及探討營(yíng)養(yǎng)成分的變化與腸道微生物的關(guān)系;使用酶循環(huán)法測(cè)定圈養(yǎng)大熊貓血清總膽酸,進(jìn)行腸道微生物在功能上與宿主能量所需關(guān)系的驗(yàn)證。以此給生產(chǎn)上對(duì)不同竹子部位食物的選擇問(wèn)題和繁衍生息問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)。本論文具體分為三個(gè)實(shí)驗(yàn)部分:試驗(yàn)一、飼喂竹子不同部位對(duì)圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物組成的影響為研究連續(xù)性飼喂不同部位的竹子對(duì)大熊貓腸道微生物組成的影響,進(jìn)行圈養(yǎng)大熊貓糞便收集工作,根據(jù)采食部位的不同(竹筍、竹莖、竹葉)分為三個(gè)試驗(yàn)組,每組收集9個(gè)樣品,且在樣品收集前保持飼喂同一部位的食物20天以上。使用16S rRNA基因測(cè)序技術(shù)對(duì)三個(gè)飼喂周期的微生物基因進(jìn)行測(cè)序和分析。結(jié)果表明三種不同部位竹子的投喂對(duì)圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物組成的影響較大,CULM組的腸道微生物組成與其他兩組具有更加顯著的區(qū)別,并且與野外大熊貓和部分雜食性動(dòng)物較為接近。此外,發(fā)現(xiàn)三個(gè)能夠顯著區(qū)分竹筍和竹莖的菌屬,分別是鏈球菌屬、乳球菌屬和氣單胞菌屬,這三種微生物與特定部位竹子的飲食具有密切聯(lián)系。利用PICRUSt分析發(fā)現(xiàn)CULM組的腸道微生物在功能上具有更強(qiáng)的極性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。試驗(yàn)二、飼喂竹子不同部位對(duì)圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物功能的影響為進(jìn)一步研究圈養(yǎng)大熊貓?jiān)陲曃共煌耦?lèi)食物下腸道微生物的功能變化,使用宏基因組基因測(cè)序和數(shù)據(jù)庫(kù)注釋的方法進(jìn)行不同部位竹子對(duì)大熊貓腸道微生物功能的分析。根據(jù)采食部位的不同(竹筍、竹莖、竹葉)分為三個(gè)試驗(yàn)組,每組收集3個(gè)糞便樣品,且在樣品收集前保持飼喂同一部位的食物20天以上。結(jié)果發(fā)現(xiàn),三組大熊貓的腸道微生物組成在種水平上發(fā)生顯著變化,隨之功能也發(fā)生明顯的改變。相較于其他兩組,CULM組腸道微生物具有更多編碼纖維素酶和半纖維素酶的基因,并且編碼α-淀粉酶和麥芽糖淀粉酶家族(GH13和CBM48)的基因豐度高于其他兩組,這兩個(gè)家族具有結(jié)合和降解淀粉的能力。此外,CULM組腸道微生物與其他兩組相比在脂肪酸生物合成(ko00061)、膽汁酸生物合成(ko00120,ko00121)以及8種氨基酸生物合成,包括精氨酸(ko00220)、賴(lài)氨酸(ko00300)、苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸(ko00400)、纈氨酸,亮氨酸,異亮氨酸(ko00290)也具有更高的酶豐度;而LEAF組腸道微生物在TCA循環(huán)(ko00020)具有更高的酶豐度,并且發(fā)現(xiàn)產(chǎn)腸毒素的大腸桿菌(ETEC)的傳染性病原體(H00280)溶血素E(K11139)相較其他兩組具有更高的豐度,可能增加腸道疾病的風(fēng)險(xiǎn)。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)有兩種具有解毒機(jī)制的酶在LEAF組中具有較高的酶豐度,包括具有氰化物解毒功能的氰酸鹽裂解酶(EC 4.2.1.104)和具有抗菌、抗炎和抗病毒作用的溶解酵素(EC 3.2.1.17);SHOOT組腸道微生物在磷酸戊糖途徑(ko00030)中涉及到的酶的總豐度以及關(guān)鍵酶(glucose 6 phosphate1 dehydrogenase,K00036)豐度均高于其他兩組。此外,我們發(fā)現(xiàn)在三個(gè)采食周期下,大熊貓的腸道微生物關(guān)于能量的產(chǎn)生活性似乎隨宿主的需求進(jìn)行變化,但有待于進(jìn)一步研究。試驗(yàn)三、飼喂竹子不同部位對(duì)圈養(yǎng)大熊貓血清總膽汁酸含量的影響在飼喂竹莖期間,大熊貓腸道微生物具有更高的膽汁酸生物合成效率,膽汁酸在動(dòng)物機(jī)體脂肪代謝中起到關(guān)鍵作用。本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上,進(jìn)行大熊貓血清總膽汁酸(TBA)的測(cè)定,分析大熊貓血清TBA的含量與腸道微生物膽汁酸生物合成能力的關(guān)系,進(jìn)一步探討圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物功能與宿主能量代謝的關(guān)系。根據(jù)采食部位的不同分為三個(gè)試驗(yàn)組,進(jìn)行大熊貓血液采集并分離血清,且在樣品收集前保持飼喂同一部位的食物20天以上。最終SHOOT組采集9只大熊貓的血液,LEAF組采集6只大熊貓的血液,CULM組采集4只大熊貓的血液。大熊貓血清總膽酸的檢測(cè)結(jié)果表明腸道微生物合成能力較強(qiáng)的CULM組的TBA含量最低,為腸道微生物在能量平衡上為宿主帶來(lái)有利影響提供新的依據(jù)。本論文的試驗(yàn)結(jié)果表明大熊貓腸道微生物能夠幫助宿主適應(yīng)飲食的變化。并且發(fā)現(xiàn)圈養(yǎng)大熊貓?jiān)谶B續(xù)飼喂竹莖期間腸道微生物的組成與飼喂竹筍期和飼喂竹葉期明顯不同,具有更強(qiáng)的消化纖維素、半纖維素和淀粉的能力,也具有更強(qiáng)氨基酸的生物合成能力。LEAF組微生物利用木質(zhì)素能力更強(qiáng),而長(zhǎng)時(shí)間采食竹葉能夠引起毒性因子豐度增加,引起腸道疾病,但在飼喂竹葉時(shí)期腸道微生物具有一定解毒機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)這種不利影響�？偠灾�,圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物能夠幫助宿主適應(yīng)不同部位竹子飲食所帶來(lái)的影響。本研究也進(jìn)一步揭示了圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物與食物營(yíng)養(yǎng)成分的關(guān)系,為圈養(yǎng)大熊貓?jiān)谌粘Ｖ褡邮澄锿段沟倪x擇問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：S865.3
【部分圖文】：

大熊貓的竹子部位飼喂情況

2.3.1 大熊貓腸道微生物的組成結(jié)構(gòu)自 2016 年 10 月至 2017 年 6 月根據(jù)竹子人工投喂情況，見(jiàn)圖 2-1，每個(gè)采食期各收集 9 只大熊貓樣品。在收集期間每只大熊貓每天補(bǔ)充少量熊貓窩頭（0-1000g）和蘋(píng)果（0-300g）。對(duì) 27 個(gè)糞便樣品 16S rRNA 基因 V4 區(qū)進(jìn)行測(cè)序，共得到 2,346,890 條原始數(shù)據(jù)（raw reads），在質(zhì)控后，以及去除 72,155 條植物葉綠體序列（tags），共得到 2,240,560 有效序列，平均每個(gè)樣品 82,984 條，聚類(lèi)所有樣品序列并產(chǎn)生 340 個(gè) OTU，見(jiàn)圖 2-2。所有樣品序列共注釋到 10 個(gè)門(mén)以及 160 個(gè)屬，見(jiàn)圖 2-3。門(mén)水平т主要由 56.24%的厚壁菌門(mén)和 43.53%的變形菌門(mén)為主，以及少量的梭桿菌門(mén)（0.18%）和其他 7 個(gè)菌門(mén)（0.05%）。在屬水平т，豐度排名前十的微生物占據(jù) 83.2%的序列，其中變形菌門(mén)的埃希氏/志賀菌屬（32.24%）為絕對(duì)核心菌屬，其次是厚壁菌門(mén)的鏈球菌屬（24.66%）、Clostridium sensu stricto 1（11.96%）、乳球菌屬（5.32%）。

圖 2-3 所有樣品的主要腸道微生物組成Fig. 2-3 Main gut microbial composition in 27 samples如圖 2-4 所示，с種п同部位竹子的投喂對(duì)圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物組成的影響較大，щ CULM 組中腸道微生物的組成у其他兩組有顯著差異。在門(mén)水平с組微生物的組成情況見(jiàn)圖 2-4（A），CULM 組中厚壁菌門(mén)的豐度顯著高于其他兩組（q 值< 0.01），LEAF 組中變形菌門(mén)的豐度顯著高于其他兩組（q 值< 0.01）（圖 2-5），而在 SHOOT 組中兩種主要菌門(mén)的比例相對(duì)平衡。在屬水平т的差異見(jiàn)圖 2-4（B），SHOOT 組中乳球菌屬、氣單胞菌屬、Clostridium sensu stricto1、埃希氏/志賀菌屬為主要菌屬，щ前兩者的豐度在с組中具有顯著優(yōu)勢(shì)（q 值<0.01）；在LEAF組中埃希氏/志賀菌屬明顯增加，щ顯著高于其他兩組（q值< 0.01）；而 CULM 組中鏈球菌屬顯著高于其他兩組（q 值< 0.01），顯著性差異見(jiàn)圖 2-5。此外，我們發(fā)現(xiàn)在葉組中大腸桿菌的豐度最高（圖 2-6）。通過(guò) α 多樣性分析發(fā)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王曉艷;袁聽(tīng);廖虹;羅永久;何廷美;王承東;劉小敏;吳虹林;彭廣能;;圈養(yǎng)老年大熊貓腸道菌群16S rDNA克隆文庫(kù)的建立[J];中國(guó)畜牧獸醫(yī);2015年06期

2 陳秀;張曉君;李沁元;薛正晟;李桂鼎;賈鰻;趙立平;姜怡;;454焦磷酸測(cè)序分析幾種哺乳動(dòng)物糞便細(xì)菌多樣性[J];微生物學(xué)報(bào);2015年06期

3 袁施彬;屈元元;張澤鈞;趙金剛;侯蓉;王海瑞;;圈養(yǎng)大熊貓食譜組成與營(yíng)養(yǎng)成分分析[J];獸類(lèi)學(xué)報(bào);2015年01期

4 趙珊;呂雯婷;劉杰;宋亮麗;張海峰;孫小琴;顏其貴;;1株大熊貓腸道纖維素降解菌的分離鑒定及其酶學(xué)性質(zhì)[J];微生物學(xué)雜志;2015年01期

5 劉艷紅;鐘志軍;艾生權(quán);王承東;夏玉;吳虹林;李才武;楊海迪;林姍姍;彭廣能;;亞成體大熊貓腸道纖維素降解真菌的分離與鑒定[J];中國(guó)獸醫(yī)科學(xué);2015年01期

6 李蓓;郭莉娟;龍梅;湯純香;周曉平;羅燕;鄒立扣;;圈養(yǎng)大熊貓腸道微生物分離、鑒定及細(xì)菌耐藥性研究[J];四川動(dòng)物;2014年02期

7 屈元元;袁施彬;張澤鈞;侯蓉;趙金剛;王海瑞;胡錦矗;晁婭梅;羅丹;;圈養(yǎng)大熊貓主食竹及其營(yíng)養(yǎng)成分比較研究[J];四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

8 羅永久;何廷美;鐘志軍;王承東;王曉艷;吳虹林;程安春;何永果;李才武;張和民;李德生;楊海迪;彭廣能;;圈養(yǎng)大熊貓食性轉(zhuǎn)換前期腸道細(xì)菌多樣性[J];中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào);2013年12期

9 崔明全;何廷美;鐘志軍;王承東;張婷婷;周瀟瀟;周紫\

本文編號(hào)：2822681