课题基金 / 基金详情

猪后肠真菌对不同类型日粮纤维的响应模式及利用机理解析

批准号:
32072743
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
罗玉衡
依托单位:
学科分类:
动物营养学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗玉衡

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
作为猪肠道的一类常驻微生物,真菌占比不足0.1%,其组成和营养学意义知之甚少。申请人前期发现,猪后肠真菌群落结构特殊;日粮纤维(DF)来源和碳水化合物组合模式与真菌多样性有关;一些可产生碳水化合物活性酶(CAZymes)的真菌与菊粉和微晶纤维素(MCC)含量高度相关。由于CAZymes具有菌种和底物特异性,推测其表达调控可能是真菌对DF进行选择性利用的关键。故本项目将分别以菊粉和MCC为两种类型DF,首先通过在体试验比较分析猪后肠真菌网络对两种DF的响应规律,并分离特异性利用两种DF的真菌菌株;再通过差异菌株的比较培养,揭示猪后肠真菌CAZymes针对两种DF的表达特征;最后以构成不同DF的糖组分为诱导碳源,探明DF酶解产物对真菌CAZymes表达的反馈调节途径,从整体、菌群、菌株三个层面系统解析猪后肠真菌对DF的选择性利用机理,为深入研究猪纤维营养和后肠营养提供参考。
英文摘要
As resident symbionts in swine gut, fungi account for less than 0.1% of total microorganisms. So far, the fungal composition and nutritional significance in the gut of pigs is poorly understood. According to the results of our previous studies, the community of fungi in the hindgut of pigs showed particularly distinct from that of human and mice. The sources of dietary fibers (DFs) and the composite patterns of dietray carbohydrates were also observed to be related to the fungal diversity. In addition, the content of inulin and microcrystalline cellulose (MCC) was investigated to be highly associated with the abundance of those fungi producing carbohydrate active enzymes (CAZymes). Due to the species- and substrate- specialty of CAZymes, it can be speculated that the regulation of CAZymes’ expression may be the keystone of fungi to selectively utilize different DFs. Therefore, in the upcoming studies, inulin and MCC will be continuously used as two types of DFs. An in vivo experiment will be firstly conducted to compare the response of fungal community in the hindgut of pigs to the two different DFs, and fungal strains involved in the utilization of the two DFs will be isolated. Next, the different isolates targeting the two DFs will be anaerobically cultured to compare and reveal the corresponding relationship between the expression of fungal CAZymes and DFs. Finally, the main monosaccharides or cellobiose constituting DFs will be used as sole carbon sources in the culture to illustrate their feedback regulation to the expression of fungal CAZymes. Together, the mechanism underlying the selective utilization of fungi to different DFs in the hindgut of pigs will be systematically expounded. Results will provide new thoughts for further studies on the nutritional function of DFs and microflora in the hindgut of pigs.
本项目分别以菊粉和微晶纤维素(MCC)为典型的可溶性(SDF)和不可溶性日粮纤维(IDF),首先比较分析猪后肠真菌群落对两种类型DF的响应规律,并分离真菌菌株;再以构成不同DF的糖组分为诱导碳源,探明DF酶解产物对真菌CAZymes表达的反馈调节机理,系统解析猪后肠真菌对DF的选择性利用机理。研究结果表明:(1)猪后肠真菌群落对不同类型DF具有实时动态响应,且低丰度真菌的组间差异更显著,具体表现为在摄入不同类型DF的初期(0-6 d),猪后肠真菌的组成趋于一致,但随时间延长(10-40 d),摄入不同类型DF驱使猪后肠真菌组成发生差异化,最终形成“菊粉特异性”(SDF特异性)或“MCC特异性”(IDF特异性)真菌群落。Chaetomium globosum和Lichtheimia corymbifera仅存在于摄入菊粉饲粮的猪后肠,而Lichtheimia ramosa、Penicillium rubens和Aspergillus costaricensis等3种真菌同时存在于摄入菊粉和MCC饲粮的猪后肠;(2)摄入含菊粉饲粮时,Wallemia和Trichoderma与饲料报酬的改善有关;摄入含MCC饲粮时,Rhodotorula与生长性能下降有关。MCC促进毛霉菌门(Mucoromycota)富集,而被孢霉门(Mortierellomycota)始终存在于菊粉组猪后肠;(3)猪后肠真菌(以Lichtheimia ramose XM MCC-2C菌株为例)对菊粉和MCC的利用模式存在明显差异,CBM5、CBM18、GH43_5、GH13_24和GH22(EC3.2.1.17)是其分解菊粉β(1,2)糖苷键所必需的CAZymes;其分解MCC、纤维二糖和葡萄糖的CAZymes种类无明显差异,但各酶家族表达量和代谢产物存在差异,说明猪后肠真菌通过调整CAZymes表达谱(尤其是糖苷水解酶家族)实现对不同类型DF的选择性利用。通过项目实施授权国家发明专利3件;发表学术论文8篇;晋升教授1人;培养研究生4名。研究结果作为重要内容被纳入“猪肠道微生物功能及其靶向营养调控技术与应用”成果,完善了动物营养学和肠道微生态营养学理论,分离的猪肠源真菌菌株有望应用于饲料预消化和健康养殖领域。
基于猪后肠Bacteroides物种的纤维高效利用机理剖析
  • 批准号:
    32372900
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    罗玉衡
  • 依托单位:
甲烷菌不同类群与细菌的共生策略对猪后肠纤维发酵模式的影响机制
  • 批准号:
    31872369
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    罗玉衡
  • 依托单位:
猪后肠产甲烷菌群对不同类型膳食纤维的动态响应机制研究
  • 批准号:
    31301987
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    罗玉衡
  • 依托单位:
国内基金
海外基金