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饲用抗生素(AGP)禁用或限用已经在全球范围内形成广泛共识。养殖业中抗生素的过度使用已经带来一系列负面后果,对畜产品安全、公共卫生乃至生态环境造成重大隐患,成为养殖业高质量发展亟待解决的重大问题。因此,饲用抗生素替代品研发一直是饲料添加剂的热点领域,而益生素(活菌制剂)无疑是最佳候选者之一。在益生菌中,芽孢杆菌由于在饲料制粒过程中耐热、在胃中耐低p H和环境温度中耐储存等优点使其作为AGP的替代品越来越受关注。B.subtilis DSM32315是一种经过严格筛选的具有专利的天然菌株,添加B.subtilis DSM32315可以改善肉鸡的生长性能和肠道形态结构。那么不同来源的芽孢杆菌菌株对肉鸡生产性能和肠道健康的影响是否存在差异呢?B.subtilis DSM32315与其他菌株是否存在组合效应?因此,本研究以AA肉鸡为试验动物,评价了单一和组合芽孢杆菌调控肉仔鸡生长性能和肠道健康的功效,围绕肠道结构(肠道形态、微生物区系)和肠道功能(吸收功能、免疫功能)的变化,并采用微生物组和肠黏膜转录组技术,探讨了芽孢杆菌调控肉仔鸡肠道健康和屏障功能的分子机理。研究内容分为两个部分,摘要如下:第一部分:不同单一菌株芽孢杆菌对肉鸡生产性能、养分消化率和肠道微生物区系的影响。选取480只1日龄AA商品肉鸡随机分为4个处理:对照组(基础日粮组);BCTBC169组(基础日粮+B.coagulans TBC169);B.subtilis PB6组(基础日粮+B.subtilis PB6);B.subtilis DSM32315组(基础日粮+B.subtilis DSM32315)。每种Bacillus spp在饲料中的添加量是2×109cfu/kg。每个处理12个重复,每个重复10只鸡,试验期42天。采食玉米-豆粕型日粮,自由饮水。结果表明:(1)与其他枯草芽孢杆菌处理相比,B.coagulans TBC169组在生长性能、营养物质消化率和肠道形态等方面均有改善(P<0.05)。与对照组相比,B.coagulans TBC169组鸡只的平均体重(BW)、平均日增重(ADG)、粗蛋白(GE)和总能(GE)的表观消化率均有提高(P<0.05),饲料转化率(FCR)降低(P<0.05)。(2)与对照组相比,B.coagulans TBC169组鸡只的空肠和十二指肠绒毛高度与隐窝深度之比(V/C)明显提高(P<0.05)。(3)两株枯草杆菌对肉鸡空肠菌群变化的影响比B.coagulans TBC169组更明显。B.subtilis PB6和B.subtilis DSM32315使空肠菌群多样性在第21天较对照组有所提高(P<0.05),而在第42天则有所下降(P<0.05)。(4)与对照组相比,B.coagulans TBC169提高(P<0.05)Firmicutes含量,而两株B.subtilis提高(P<0.05)生长前期肉鸡空肠Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和Acidobacteria在门水平上的百分比,降低(P<0.05)生长期肉鸡空肠Bacteroidetes的百分比。添加B.subtilis DSM3231提高(P<0.05)前期空肠属水平Clostridiales的百分比,而两株B.subtilis提高(P<0.05)生长期肉鸡空肠微生物属水平Pseudomonas、Burkholderia、Prevotella和DA101的百分比。第二部分:单一和组合菌株芽孢杆菌对肉鸡生产性能、肠道菌群和肠道免疫的影响。选取600只1日龄AA肉鸡随机分为5个处理;对照组(基础日粮组);AGP组(基础日粮+15g/T维吉尼亚素);Strain A(基础日粮+500g/T B.subtilis DSM32315);Strain B(基础日粮+500g/T B.subtilis DSM32540);Combined A+B(基础日粮+300g/T B.subtilis DSM32315+300g/T B.subtilis DSM32540)。每个处理10个重复,每个重复12只鸡,试验分前期(d 1-14)、中期(d 15-28)和后期(d 29-42)共42天。采食玉米-豆粕型日粮,自由饮水。结果表明:(1)与对照组相比,组合菌株都能提高(P<0.05)28、42日龄体重,且与AGP差异不显著。AGP能提高14日龄体重(P<0.05),且AGP的效果都优于(P<0.05)单一或组合菌株。对42日龄体重的影响上,组合菌株优于(P<0.05)菌株A且与AGP和菌株B无差异。与对照组相比,组合菌株能提高(P<0.05)各个阶段(d1-14除外)的ADG,且与AGP无差异。AGP组在(d1-14)阶段的ADG都优于(P<0.05)单一或组合菌株。组合菌株组在肉鸡(d15-42)和(d1-42)两个阶段的ADG优于(P<0.05)菌株A。单一或组合菌株和AGP都能提高(P<0.05)肉鸡(d15-42)的ADFI。AGP显著降低(P<0.05)了肉鸡在(d1-14)和(d1-42)两个阶段的FCR。(2)组合菌株能提高(P<0.05)肉仔鸡的28日龄血液Ig G、Ig A和溶菌酶的浓度和42日龄血液Ig A和溶菌酶的浓度。组合菌株组28、42日龄血液溶菌酶浓度高于(P<0.05)AGP组。相比于对照组,菌株B和组合菌株组都提高(P<0.05,P<0.01)了胸腺指数。(3)与对照组相比,组合菌株和AGP都能提高(P<0.01)肠道ZO-1m RNA的表达。单一和组合菌株及AGP都能增加(P<0.05)肠道Occludin m RNA的表达,三组益生菌与AGP之间无差异。与对照组相比,组合菌株、菌株B益生菌和AGP的都能增加(P<0.05)肠道Claudin-1m RNA的表达。(4)组合菌株提高(P<0.05)回肠和盲肠Lactobacillus含量,降低(P<0.05)盲肠Coliforms和Clostridium perfringens的含量。在提高回肠Lactobacillus含量上,组合菌株优于(P<0.05)菌株A。在影响回肠和盲肠Lactobacillus、盲肠Bifidobacteria和Coliforms含量上,组合菌株优于(P<0.05)AGP。(5)与对照组和AGP组相比,组合菌株芽孢杆菌能够提高(P<0.05或P<0.01)回肠和盲肠中乳酸、琥珀酸、丁酸的含量,提高(P<0.01)盲肠中甲酸和异戊酸的含量。与对照组相比,菌株A或菌株B能够提高(P<0.05或P<0.01)回肠和盲肠食糜中琥珀酸和异戊酸的含量。菌株B能够增加(P<0.05)盲肠中甲酸和丁酸的含量。(6)回肠食糜微生物LEf Se分析(LDA阈值为2)显示,与对照组相比,Rhizobiales、Acidobacteria、Anaerolineae和Acidpvprax在组合菌株样本中富集,Akkermansiaceae、Akkermansia和Verrucomicrobialesz在菌株A芽孢杆菌样本中富集,而Enorma则在菌株B样本中富集。(7)回肠黏膜转录组分析表明,组合菌株组和对照组表达量差异显著的基因一共有6080个,其中上调的3764个,下调的2316个,两组差异性表达的9个TLR中有8个上调,1个下调。49个差异性表达的GPR中有35个基因上调,14个下调。12个差异性表达的紧密连接相关基因有4个上调,8个下调。(8)单一和组合菌株芽孢杆菌能够调控肠道微生物的组成,一方面能够影响TLR的基因表达,另一方面能够通过SCFA介导的GPR和HDAC通路,共同调节肠道的黏膜免疫反应。(9)微生物组和转录组联合分析表明,门水平上,Actinobacteria等6种微生物的变化与CLDN2的表达负相关。属水平上,Escherichia-Shigella与TJP2正相关,Clostridium等3种微生物与CLDN20正相关,Lactobacillales与HDAC1正相关。Bacteroidale等5种微生物与GPR171负相关。Megamonas与GPR158正相关,而与GPR157负相关。综合以上两部分研究,可以得出:肉鸡日粮中添加单一或组合芽孢杆菌菌株均可调控肠道健康,并且组合芽孢杆菌具有替代AGP的潜力,其生产性能接近于抗生素组;单一芽孢杆菌可特异性地调节肠道微生物组成,组合菌株通过降低后肠病原菌和增加有益菌数目,提高肠道有机酸产量,调控肉仔鸡肠道黏膜Toll样受体和G蛋白偶联受体,促进肠道黏膜紧密连接蛋白基因表达,改善肠道屏障功能,从而发挥改善肠道健康和促进肉鸡生长的作用。芽孢杆菌通过调节肠道微生物组成,改变相关特定微生物的比例,进而影响肠粘膜转录组目的基因的表达,从而促进肠道功能的发挥。