β-内酰胺类抗生素有抗奶对犊牛瘤胃菌群结构及生长影响的研究

发布时间：2018-03-11 09:02

  本文选题：犊牛　切入点：瘤胃　出处：《黑龙江八一农垦大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了避免浪费,奶牛场常应用有抗奶饲喂犊牛。在这种饲喂状况下犊牛瘤胃菌群的基本组成及其特征,瘤胃菌群的基本功能及代谢,以及瘤胃菌群与犊牛生长的关系值得深入探究。目前,瘤胃菌群相关研究很多,但是有抗奶饲喂下犊牛瘤胃菌群,菌群基因功能,特别是菌群基因参与的代谢通路仍未明确。饲喂有抗奶对犊牛的生长,特别是对菌群的耐药基因有何影响?这已成为我国奶牛生产、动物福利和食品安全共同急需解决的问题。本研究对黑龙江省奶牛场基本饲养情况和有抗奶饲喂利用情况进行调研。试验选取54头刚出生犊牛(出生体重差异不显著),按照出生日龄相近的原则,随机分成3个处理(组),每组3个重复,每个重复6头犊牛。试验分为:1)对照组(CK,B1),饲喂无抗鲜奶组;2)有抗奶组(AM,B2);3)巴氏消毒有抗奶组(APM,B3)。试验期共有180 d。测定犊牛出生1 d、30 d、60 d、90 d和180 d的体重及1-180 d各阶段平均日增重。测定不同日龄犊牛体尺指标、内脏重和p H值,计算犊牛腹泻率。每组取60 d(T1),90 d(T2)和180 d(T3)犊牛瘤胃液构建犊牛瘤胃细菌宏基因组文库。使用illumina Mi Seq进行测序,并通过KEGG,NOG,CAZy和ARDB等数据库进行生物信息学分析及功能注释。结果:(1)犊牛饲喂有抗奶在黑龙江省奶牛场很普遍占94.6%,且以β-内酰胺类药物使用为主。本试验中饲喂有抗奶显著降低了犊牛30 d的体重(p0.05)。在整个饲养期,CK、AM及APM组在体高、体斜长、胸围、管围、体直长和胸深上均不存在显著性差异(p0.05)。饲喂全期瘤网胃重量受奶源影响较小。不同奶源对胃肠道不同部位p H值作用不同,其中有抗奶对空肠的p H值有显著性影响(p0.05),且不同奶源对瘤胃p H值的影响在断奶一个月后消除。饲喂有抗奶或巴氏消毒有抗奶并未对犊牛的前胃和真胃发育造成影响。APM组犊牛腹泻发病率最低。(2)本实验共获得3,498,534 contigs和262,753 scaffolds。研究发现,犊牛瘤胃菌群结构受到不同月龄和奶源不同的影响,抗生素处理后犊牛瘤胃菌群的分布具有选择性,9个样品丰度最高的细菌为拟杆菌门(Bacteroidetes,69.8%),其次是厚壁菌门(Firmicutes,9.8%)。此外,变形菌门(Proteobacteria,9.2%),纤维杆菌门(Fibrobacteres,4.9%)和放线菌门(Actinobacteria,2.8%)的丰度相对较高。在属水平上的物种丰度,普氏菌(Prevotella)丰度最高,63.28%。其次,拟杆菌(Bacteroides,12.36%);纤维杆菌(Fibrobacter,1.49%);Barnesiella(2.68%)和Alistipes(1.47%),并且发现螺旋体属(Spirochaetes)具有抗生素抗性。拟杆菌门和厚壁菌门在瘤胃消化中作用较强,拟杆菌门对含有抗生素的巴氏灭菌牛奶更敏感。PCA分析结果表明6月龄犊牛瘤胃菌群结构与2、3月龄有明显不同,并且含有抗生素的牛奶会对瘤胃中的微生物群落产生很大的影响。(3)在NOG数据库中比对共有86,145条基因得到了相应的功能注释。CAZyme数据库中比对共注释到33,980条,主要涵盖9个功能类。T1与T2,T1与T3,B1与B2和B1与B3四组分别含有318个,1,398个,30个和24个差异表达基因(DEGs)。细胞周期及氨基酸生物合成代谢途径中的DEGs在T1与T2组,T1与T3组明显富集,其中细胞周期代谢主要的DEGs为糖原合酶激酶-3β基因(glycogen synthase kinase-3β,GSK3β);周期蛋白依赖性激酶2基因(cyclin-dependent kinase 2,CDK2)和周期蛋白依赖性激酶7基因(cyclin-dependent kinase 7,CDK7)。本研究共检测到6类抗性基因,共19种基因型,包括5种四环素类抗生素抗性基因型(tet37、tet32、teto、tetw、tetx),5种氨基糖苷类抗生素抗性基因型(aphbid、a Phiiia、aph33ib、antbia、accbie),5种大环内酯类抗生素抗性基因型(ermb、ermf、ermg、ermq、mema),2种β-内酰胺类抗生素抗性基因型(bl2b_rob、bl2e_cfxa),1种杆菌肽类抗生素抗性基因型(baca),1种磺胺类抗生素抗性基因型(sul2)。进一步分析抗生素耐药性产生机制,其中由外排泵(Efflux pump)引起的占的比例最大,占56.57%;抗生素失活(Antibiotic deactivation)其次占26.26%。细胞保护(cellular protection),占12.64%。本研究通过微生物分子生态学和宏基因组组学技术,研究了β-内酰胺类抗生素有抗奶干扰后犊牛生长及瘤胃菌群的基本组成分布,相应代谢途径、抗性基因情况和产生机制。研究发现,有抗奶对瘤胃中的微生物群落产生影响,并通过影响病原菌螺旋体属(Spirochaetes)产生抗生素残留相关食品安全问题。T1与T2,T1与T3组的DEGs在细胞周期(GSK3β;CDK2和CDK7)在和氨基酸的生物合成这两个代谢通路中明显富集。本研究结果阐述了饲喂β-内酰胺类抗生素有抗奶对犊牛瘤胃菌群的影响,细菌抗性基因情况和产生原因,并对瘤胃细菌差异表达基因参与的代谢通路进行了分析,为有抗奶的利用和改善犊牛健康提供了一定的理论依据。
[Abstract]:In order to avoid waste, dairy farms often use anti milk fed calves. In this feeding condition calf rumen flora composition and characteristics, basic function and metabolism of rumen microflora, and the relationship between rumen microflora and calf growth are worthy of in-depth research. At present, a lot of rumen bacteria related research, but have anti milk feeding under the calf rumen bacteria, bacteria gene function, especially the metabolic pathway has not yet clear. The bacteria genes involved in feeding anti milk on calf growth, especially the impact on the resistance genes of bacteria? This has become China's dairy production, animal welfare and food safety problems together the research on Heilongjiang province dairy breeding and basic anti milk feeding by case research. The experiment selects 54 newly born calves (birth weight did not differ significantly according to age after birth), similar to the original, randomly divided 鎴，

本文编号：1597475