中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，我校動(dòng)物科技學(xué)院王軍軍教授在《Microbiome》期刊發(fā)表了題為“Xylan alleviates dietary fiber deprivation-induced dysbiosis by selectively promoting Bifidobacterium pseudocatenulatum in pigs”的最新研究成果（https://doi.org/10.1186/s40168-021-01175-x）。
膳食纖維（Dietary fiber, DF）是一類(lèi)不能被內(nèi)源消化酶降解，而在后腸道被微生物利用的碳水化合物。王軍軍教授課題組長(zhǎng)期從事豬腸道微生物代謝碳水化合物調(diào)控宿主健康的相關(guān)研究。前期研究發(fā)現(xiàn)，不同膳食纖維可以差異調(diào)控豬腸道微生物，并與豬腸道健康狀況相關(guān)。本研究以安裝有回腸瘺管的豬為動(dòng)物模型，系統(tǒng)探究了不同腸段微生物對(duì)膳食纖維缺乏的時(shí)序性響應(yīng)，比較了不同膳食纖維組分的回補(bǔ)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)木聚糖可以通過(guò)選擇性促進(jìn)假小鏈雙歧桿菌而緩解膳食纖維缺乏誘導(dǎo)的豬腸道紊亂。
首先，作者給裝有回腸瘺管的豬飼喂無(wú)纖維日糧7天、21天和35天，研究其腸道微生物對(duì)纖維缺乏的時(shí)序性響應(yīng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：膳食纖維缺乏可導(dǎo)致回腸和糞便微生物多樣性顯著下降，回腸和糞便中乳酸桿菌和雙歧桿菌滅絕，并伴隨著短鏈脂肪酸顯著下降。
基于這一結(jié)果，作者進(jìn)一步通過(guò)在無(wú)纖維日糧中添加抗性淀粉、β-葡聚糖和木聚糖的方式探究不同纖維組分的回補(bǔ)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)：相關(guān)纖維組分中，僅木聚糖可顯著改變微生物群體結(jié)構(gòu)，可選擇性地促進(jìn)豬后腸道雙歧桿菌和布特勞氏菌的增殖，而抗性淀粉和β-葡聚糖則無(wú)此效應(yīng)。
為進(jìn)一步驗(yàn)證木聚糖的調(diào)控機(jī)制，作者通過(guò)宏基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)：假小鏈雙歧桿菌是區(qū)分無(wú)膳食纖維組和木聚糖組的關(guān)鍵微生物，且其豐度與短鏈脂肪酸濃度顯著相關(guān)，木聚糖的添加主要是促進(jìn)了假小鏈雙歧桿菌的增殖。進(jìn)一步對(duì)宏基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行碳水化合物水解酶功能注釋發(fā)現(xiàn)：木聚糖可以重塑豬腸道微生物的碳水化合物水解酶譜，顯著富集木聚糖利用相關(guān)酶家族。在此基礎(chǔ)上，作者選擇假小鏈雙歧桿菌DSM 20438開(kāi)展了體外驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)木聚糖可以激活DSM 20438木聚糖酶的表達(dá)，并產(chǎn)生短鏈脂肪酸。
本研究以膳食纖維和腸道微生物互作為切入點(diǎn)，首次系統(tǒng)揭示了膳食纖維缺乏對(duì)豬腸道微生物組成和代謝的負(fù)面作用，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)木聚糖可以通過(guò)選擇性促進(jìn)假小鏈雙歧桿菌及其短鏈脂肪酸產(chǎn)生，從而改善膳食纖維缺乏所誘導(dǎo)的腸道紊亂狀況，這一成果對(duì)于優(yōu)化豬日糧膳食纖維結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化非常規(guī)飼料的開(kāi)發(fā)利用、改善豬腸道健康狀況提供了新思路。
我校動(dòng)物科技學(xué)院王軍軍教授為論文通訊作者， 2019級(jí)中荷農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展項(xiàng)目2+2博士生王振宇為論文第一作者。瓦赫寧根大學(xué)Walter J. J. Gerrits和Sonja de Vries在試驗(yàn)設(shè)計(jì)與文章撰寫(xiě)方面提供了大力支持。該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、111創(chuàng)新引智基地、國(guó)家留學(xué)基金委創(chuàng)新型人才國(guó)際合作培養(yǎng)項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
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