2018-10-18
正文
最近，派森諾生物與吉林農業(yè)大學合作，在《PeerJ》（影響因子2.118）上發(fā)表文章，利用高通量測序技術，研究不同光照時長處理下，雞盲腸微生物群落的結構與功能變化。
研究背景
光照周期是生物體每天暴露在光照下的相對時長，影響著禽類和哺乳動物行為、繁衍、免疫等方面的活動。動物通過調整它們的生理和生殖狀態(tài)來適應光照周期的改變。有文章指出，延長雞的光照周期可以降低其骨骼疾病的發(fā)病率，并增加雞的體重。通過先縮短再延長光照周期，可以使雞在幼年時生長減慢，成年后生長加快。光照周期還可以影響雞的生殖機制，延長光照周期可以促進家禽性腺的發(fā)育。相比暴露于長日照的鳥類，暴露于短日照的鳥類的促性腺激素抑制激素的表達更高。
研究發(fā)現，光照周期在鳥類生理學的各個方面發(fā)揮了許多作用，但對于光照周期和鳥類腸道微生物關系的研究尚不充分。因此，本文研究光照周期與雞腸道微生物菌群結構和功能特性具有科學意義。
研究目的
1、揭示不同光照周期對雞盲腸的菌群結構和功能的影響。
2、探究不同光照周期影響下雞盲腸菌群功能的差異。
研究方法
測序技術：Illumina MiSeq高通量測序平臺
測序模式：微生物組細菌16S rRNA V4-V5區(qū)測序
實驗對象：不同光照時長處理5周后的雞的盲腸
實驗設計：將120只20周齡的公雞分成3組（每組40只）進行培養(yǎng)。使用照明強度為30勒克斯的60W白熾燈作為光源，將其固定在雞頭部上方。所有公雞都在大約25周齡時被屠宰，從每組隨機選擇7只雞，收集其盲腸內容物用于高通量測序。分組方式和光照時長如表1所示。
表1 分組及處理方式
處理方式 | 重復數 | |
CTR | 12.5h光照，11.5h黑暗 | 7 |
SD | 16h光照，8h黑暗 | 7 |
LD | 8h光照，16h黑暗 | 7 |
研究結果
1. 從alpha和beta多樣性比較光照時間長短的差異
當比較chao1指數時，CTR和SD組之間存在顯著差異。從NMDS聚類分析結果看，SD組LD之間差異不明顯，但它們和CTR組之間差異明顯。
表2 三組樣本的alpha多樣性指數差異比較
圖1 三組樣本的NMDS聚類分析
2. 三組樣品的菌群在門水平上的豐度和顯著性差異分析
在門水平上豐度最高的細菌是Firmicutes，其次是Bacteroidetes，對于Actinobacteria、Cyanobacteria、Deferribacteres、Fusobacteria、Proteobacteria這五類細菌，三組樣本之間存在顯著差異。
圖2 門水平上的微生物組成分布圖
圖3 門水平上組間差異最顯著的5個細菌門
3. 通過屬水平分析，研究光照周期與雞傳染病的關系
圖4、5、6是三組樣品的菌群在屬水平上的豐度和顯著性差異分析，可以看出，短時間光照（LD）可以顯著增加Aeriscardovia和革蘭氏陰性菌Delftia的豐度，據報道它與傳染病有關，長時間光照（SD）會顯著增加革蘭氏陽性乳球菌Lactococcus的豐度，它可用于預防傳染病。
圖4 屬水平上的微生物組成分布圖
圖5 屬水平上組間差異最顯著的18個細菌屬
圖6 屬水平群落組成熱圖
4. 菌群功能預測差異分析
三組樣本在細胞進程（Cellular Processes）這一通路中存在差異，尤其在細胞運動這一子通路中CTR組顯著低于另外兩組。但在其他子通路中不存在顯著差異。對樣品代謝的分析表明，與SD和LD組相比，CTR組中樣本的碳水化合物代謝增強。
圖7 細胞進程的菌群功能預測差異分析
圖8代謝相關的菌群功能預測差異分析
結論
本文研究不同光照時長處理下，雞盲腸微生物群落的結構與功能變化。最終得出結論，光照周期影響雞腸道中特定細菌的豐度，從而導致雞腸道微生物菌群功能特性的差異。短光照周期增加了與雞腸道傳染病相關的細菌豐度，而長周期可以增加預防腸道傳染病的細菌豐度。
本研究的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引
Wang J, Nesengani L T, Gong Y, et al. 16S rRNA gene sequencing reveals effects of photoperiod on cecal microbiota of broiler roosters:[J]. PeerJ, 2018, 6(11):e4390.
原文鏈接：https://peerj.com/articles/4390/
