1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
动物体肠道菌群的组成与变化对其自身健康有着至关重要的作用,益生菌可通过多种方式改善宿主健康,包括调节肠道菌群组成、产生有机酸和抗菌化合物、竞争性粘附,改善肠屏障完整性与调节肠道免疫等。过去的数十年中,人们对益生菌的认识不断加深,不仅体现在益生菌对人体健康方面的影响,还正逐步向食品动物方向进行探索,畜禽养殖已使用益生菌取代抗生素以提高生产效率、保障宿主健康与产品安全。
益生菌的概念最早于2000年提出。阿根廷要求联合国粮农组织成立一个专家小组,以评估食品中的健康和营养特性,由此催生了益生菌的概念。根据一些早期的定义,益生菌的功能是“促进宿主的肠道微生物平衡”或“改善本土微生物的特性”。在过去的几十年中,人们推测其作用是通过与共生菌群的相互作用来介导。
伴随益生菌研究持续不断的深入,益生菌被进一步定义为“达到一定适宜数量时能对宿主产生有益作用的活性微生物”。此外,益生菌从特定小鼠试验模型到实际应用在功效上常存有差异,除动物日龄、管理水平,以及环境应激因素等其它因素外,菌种构成与功能特异性、添加剂量与活性,以及畜禽具体的日粮营养策略,均是影响益生菌使用效果优劣的重要因素。因此,益生菌诸多功能与特性将因菌株的不同而各异,需要针对家禽特定营养与代谢特性,设计与研发相应的菌种。
2. 研究的基本内容和问题
相比家畜的研究,如今对家禽生产的研究投入并没有得到足够的重视。我国是家禽生产大国之一,鸭的年饲养量约占全球的75%,鸭产业是我国畜禽产业的重要组成部分。然而当前行业对于鸭肠道益生菌产品的使用,往往是简单地从其他动物产品中嫁接,很少有非常专业地、针对性地对鸭肠道菌群进行分析和鉴定。
家禽肠道的结构状况与自身的快速生长及抗病防病有重要的关系。维持健康状态或修复病理状态下肠道结构和功能的完整性以保持肠道健康已成为家禽健康生产的关键所在。当前,因抗生素的滥用诱发了耐药、变异的细菌增加,并引起动物肠道菌群失调,这不仅损害动物机体健康,也对食品安全及人类健康带来挑战。
当前,对致病菌引起的病变主要采用化学药物和抗生素治疗,但此法会引起动物耐药性、药物残留与环境污染等问题。相比之下,益生菌是一种无毒、无耐药性和无残留饲料添加剂,能调节肠道微生态平衡,增强动物免疫力,抵御病原菌侵染。研究表明,肠道内容物中分离的乳酸菌对胃酸有更好的适应性,更易于在肠道内定植抵抗病毒的黏附,清除肠道内腐败菌,产生维生素从而增强营养代谢。
3. 研究的方法与方案
以国内市场畜禽用益生菌主流品牌(根源、蔚蓝、绿科)作为样品采集,在实验室中以微生物方法加以纯化分离:样品装入无菌生理盐水中,充分混匀后水浴加热。选择3个适宜稀释梯度的样品匀液加入营养琼脂培养基进行涂板。恒温培养24 h后,挑取单菌落进行划线纯化,再进行37℃培养与纯化,重复3-4次后得到纯菌株。
将得到的纯菌株加以鉴定:通过革兰氏染色法和芽孢染色,对菌株进行形态学观察;提取菌种DNA作为模板,扩增并测序,测序将由生物公司完成,并利用软件构建系统进化树,以进行分子生物学的鉴定。
抗逆性实验:分别通过不同温度、不同pH、不同胆盐浓度的条件下进行抗逆性实验,以比较筛选出的不同菌种在生产中的优劣。4. 研究创新点
家禽肠道微生物可以参与宿主食物消化与营养吸收,刺激免疫系统的发育和成熟,抵抗病原菌,对宿主生理健康和能量稳定的维持起着重要的作用。
肠道微生物易受到诸多因素(遗传、环境、饮食与添加剂、日龄等)的影响。
因此,维持肠道微生物群落稳定与多样性是保证其发挥正常生理功能的前提。
5. 研究计划与进展
研究计划:
2020年寒假结束后即前往农科院,采取菌种并掌握实验所需的操作技术。在学习和操作的过程中撰写并提交文献综述。经过几天培训后即可取菌种回到学校实验室进行培养。一步步从纯化分离,到鉴定培养,再到抗逆性实验和分析菌株产酶特性,认真记录实验相关数据,最后对于实验做出全面的总结,并撰写毕业论文,完成毕业实习
预期进展:
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