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中草药对蛋鸡肠道微生物多样性和产蛋率的影响

2019-01-11邵志勇杨文海龚萍何斌吴利军陈洁陈夏冰

湖北农业科学 2019年23期
关键词:产蛋率中草药益生菌

邵志勇 杨文海 龚萍 何斌 吴利军 陈洁 陈夏冰

摘要:以蛋鸡品种北农1号为研究对象,在饲料中添加中草药(B组)、中草药+益生菌(C组),通过高通量测序分析蛋鸡肠道细菌群落结构变化,并比较产蛋率。结果表明,添喂中药的产蛋鸡肠道细菌群落结构有明显变化,细菌多样性与不添加组比明显降低,C组差异显著;肠球菌属、芽孢杆菌属和梭菌属微生物丰度均显著增加,肠球菌属丰度增加最为明显;拟杆菌属微生物丰度明显降低。B组和C组的产蛋率均有明显提高。可见中草药和益生菌可改善肠道细菌群落结构,促进肠球菌属在蛋鸡肠道中定殖,有效提高蛋鸡的生产性能。

关键词:蛋鸡;中草药;益生菌;肠道群落结构;产蛋率

中图分类号:S831.4         文献标识码:A

文章编号:0439-8114(2019)23-0145-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.23.035           开放科学(资源服务)标识码(OSID):

Effects of Chinese herbal medicine on intestinal microbial diversity

and egg production rate of laying hens

SHAO Zhi-yong,YANG Wen-hai,GONG Ping,HE Bin,WU Li-jun,CHEN Jie,CHEN Xia-bing

(Institute of Animal Husbandry and Veterinary,Wuhan Academy of Agricultural Sciences,Wuhan 430083,China)

Abstract: Taking the laying hen variety Beinong No.1 as the research object, Chinese herbal medicine (group B), Chinese herbal medicine + probiotics (group C) were added to the feed, and the bacterial community structure changes of the laying hens were analyzed by high-throughput sequencing, and the egg production rate were compared. The results showed that the intestinal bacterial community structure of laying hens fed with traditional Chinese medicine had obvious changes, and the ratio of bacterial diversity to non-added group was significantly lower, and the difference of group C was significant. The abundances of Enterococcus, Bacillus and Clostridium were significantly increased, and the abundance of Enterococcus was the most obvious. The abundance of Bacteroides was significantly reduced. The egg production rate of group B and group C was significantly improved. It can be seen that Chinese herbal medicine and probiotics can improve the intestinal bacterial community structure, promote the colonization of Enterococcus in the intestines of laying hens, and effectively improve the production performance of laying hens.

Key words: laying hen; Chinese herbal medicine; probiotics; intestinal microbial community structure; egg production rate

在規模化养殖中,抗生素被大量使用。抗生素滥用问题越来越受到人们的关注,替代物的研究越来越多。

益生菌是可有效改善动物肠道微生态环境,提高畜禽的抗病性、免疫力,提高生产性能,能替代抗生素的一种微生态制剂[1,2]。应用在畜禽养殖中的益生菌有芽孢杆菌类[3](枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等)、乳酸菌类[4](植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、乳酸片球菌、双歧杆菌)、丁酸梭菌[5]和酵母类[6](酿酒酵母、假丝酵母)等。这些益生菌可有效改善肠道微生态结构和微环境,促进有益菌的生长,提高畜禽的生产性能和免疫力[7-9]。

中国是中草药的发源地,中草药在畜牧业中的运用受到研究者的重视。中草药、药渣等均可作为饲料添加剂用于畜禽养殖,其作用可分为抗菌[10]、提高免疫力[11]、提高抗应激能力[12,13]、提高生产性能[14]、提高繁殖能力[15,16]、提高肉质[17,18]等。

本研究以北农1号蛋鸡为研究对象,在常规饲料中添加中草药和益生菌,研究其对蛋鸡肠道细菌群落和生产性能的影响。

1  材料与方法

1.1  试验材料

蛋鸡:北农1号。

常规蛋鸡饲料:成分为玉米、小麦、麸皮、鱼粉、豆粕、花生粕、磷酸氢钙、石粉、复合维生素、蛋氨酸。

中草药饲料:马齿苋、生石膏、白头翁、黄柏4种中草药干燥粉碎后,过120目标准筛,然后按1∶1∶1∶1混合均匀。每吨常规蛋鸡饲料添加10 kg。

中草药+益生菌饲料:4种菌粉规格分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis)10亿/g;地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)10亿/g;粪肠球菌(Enterococcus Faecalis)2亿/g;乳酸片球菌(Pediococcus Acidilactici)2亿/g,按1∶1∶1∶1混合均匀,添加到中草药饲料中,每吨添加1 kg。

1.2  试验方法

1.2.1  饲养  将蛋鸡分为3组,A组为饲喂常规蛋鸡饲料的对照组,B组饲喂中草药饲料,C组饲喂中草药+益生菌饲料,每组100只。蛋鸡在产蛋之前,一直饲喂常规饲料,从产蛋期开始(18周),B组和C组分别饲喂中草药饲料和中草药+益生菌饲料,对照组(A)保持不变。

1.2.2  微生物测序  饲养到27周时,取3组的粪便3个重复共9个样品作为高通量测序的样品。提取总DNA后,送上海派森诺生物科技有限公司进行细菌的高通量测序。选用250 bp细菌16S rRNA高度可变V4区测序。PCR 扩增16S rDNA V4区特异性引物为520F(5-barcode+AYTGGGYDTAAAGNG-3)、802R(5-TACNVGGGTATCTAATCC-3)。

1.2.3  產蛋率测定  按常规方法统计3个组在20、27、34、41周的产蛋率。

1.2.4  统计分析  通过QIIME计算菌群相对丰度和α多样性。取评估指数包括ACE指数、Chao1指数、Simpson指数和Shannon指数。ACE指数和Chao1指数用于计算评估菌群相对丰度,Simpson指数和Shannon指数用于计算评估菌群多样性。通过Shannon指数评估每个样品微生物群落的生态多样性。在门和属2个分类水平上统计样品的物种相对丰度和多样性,对所取得OTUs数进行微生物丰度分析,利用SPSS 20.0进行单因素方差分析,将不同种类的主要细菌,在门、属水平进行差异显著性检验,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

2  结果与分析

2.1  α多样性指数

所有样品均得到覆盖深度极深的测序数据。9个样品共获得352 221条高质量细菌序列用于分析。通过归类分析,共获得36 082个OTUs,所有OTUs通过与Greengenes的16S rRNA数据库进行BLAST比较后确定其微生物分类。所获OTUs主要归类于7个菌门15个属。ACE指数、Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数用于反映微生物群落的相对丰度和多样性数据(表1)。从表1可知,饲喂中草药组(B)与对照组(A)相比,α多样性指数都有所降低,但无明显差异,说明饲喂添加含中草药的饲料对蛋鸡肠道内的微生物多样性指数影响不显著。饲喂中草药+益生菌组(C组)比对照组(A组)多样性显著降低。C组的α多样性指数均比B组低,且部分指数存在显著差异。

2.2  门分类水平下肠道细菌结构

从门级分类进行肠道菌群结构分析,A组肠道微生物菌群主要归属于厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)、拟杆菌门(Bacteriodetes)和放线菌门(Actinobacteria),占比分别为58.63%、5.40%、0.47%、30.93%和1.43%,其中厚壁菌门为蛋鸡肠道内相对丰度最高的细菌。B组、C组厚壁菌门仍然是最主要的微生物,变化不明显。变形菌门在B、C两组中的丰度都显著提高,而放线菌门的占比基本没有变化。梭杆菌门在B组中的丰度为5.47%,显著高于对照组的0.47%;而在C组中的丰度为2.37%,与对照组差异不显著。拟杆菌门在A组中是丰度第二高的门类(30.9%),但B组的拟杆菌门下降至9.03%; C组仅为1.17%,与A组均差异极显著。

2.3  属分类水平下肠道细菌结构

进行属级分类水平分析,乳杆菌属(Lactobacillus)A组丰度较高,占比21.87%,其次是拟杆菌属(Bacteroides)等3个属,均占比10%左右。B组、C组乳杆菌属微生物的占比较低,为4.07%和2.37%,与A组差异显著,不是主要属。拟杆菌属在3个组中的占比分别为10.53%(A组)、2.93%(B组)、0.3%(C组),差异显著。梭菌科(Unclassified_Clostridiaceae)和消化链球菌科(Unclassified_Peptostreptococcaceae)两个种属的微生物在A组中占比较低(0.13%,0.77%),在B、C两组都显著提高;C组的提高量高于B组,B、C组之间差异不显著。肠球菌属(Enterococcus)在A组未检出,但B、C组中均出现,占比分别为2.27%(B组)和2.47%(C组),与A组差异显著。梭菌属(Clostridium)和芽孢杆菌属(Bacillus)占比差异较大,组间差异显著。

2.4  产蛋率

分别监测3个组在产蛋期的产蛋率,结果如表2所示。从表2可看出,B、C两个组的蛋鸡,在产蛋高峰期(27~34周),平均产蛋率维持在93%~94%,比对照组高3个百分点左右,且C组产蛋率略高于B组,但无显著差异。

3  小结与讨论

饲喂中草药和中草药+益生菌,蛋鸡肠道微生物多样性降低,饲喂中草药+益生菌比单独饲喂中草药降低更显著。说明中草药和益生菌能改变蛋鸡肠道细菌群落的多样性,两者配合效果更明显。

研究中草药和益生菌对蛋鸡肠道细菌群落结构的影响。厚壁菌门是蛋鸡肠道占比最高的门类,饲喂中草药和益生菌对其影响较小,梭菌属、芽孢杆菌属、乳杆菌属、肠球菌属等常用的肠道益生菌都属于此门类。影响不大的还有放线菌门,但其占比较低。拟杆菌门的影响显著,占比明显降低。拟杆菌门种属有较多致病菌,饲喂中草药和益生菌后,其占比降低有利于减少发病。

饲喂中草药和中草药+益生菌,蛋鸡肠道芽孢杆菌属占比提高2~5倍,其中饲喂中草药+益生菌组提高更为显著。芽孢杆菌属中的枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等是常用的肠道益生菌,可抑制致病菌的生长,减少畜禽发病率,提高生产性能[19-21]。差异更大的是肠球菌属微生物。在对照组未检出肠球菌属,在B、C组中占比较多。肠球菌属在饲喂的4种益生菌中的用量比芽孢杆菌属低一个数量级,但是蛋鸡肠道占比比芽孢杆菌属的占比高5~7倍,说明中草药可促进肠球菌属的定殖。在饲喂的4种常用益生菌中,乳酸片球菌所属的片球菌属(Pediococcus)没有检出,说明乳酸片球菌难以在肠道有效定殖,中草药对其定殖没有明显作用。梭菌属微生物是能形成芽孢、厌氧生长的革兰氏阳性细菌,该属的丁酸梭菌是公认的肠道益生菌[20]。梭菌属占比在饲喂中草药组提高了10倍以上,且饲喂中草药+益生菌组的占比显著高于只饲喂中草药组,说明中草药促进梭菌属的定殖,中草药和益生菌共同作用效果更佳。饲喂中草药和益生菌能使蛋鸡肠道菌群结构得到有效调整。

金顺义等[22]研究表明益生菌发酵中草药可有效提高母猪生产性能,显著提高血清中催乳素含量。在本研究中,蛋鸡的生产性能也有明显提高。一般白壳蛋鸡的产蛋率高峰期为90%左右,持续时间较短,但是饲喂中草药和益生菌后,蛋鸡在高峰期的产蛋率提高至94%左右,且能够保持较长的时间,说明这两种添加物在改善蛋鸡肠道后,可有效提高蛋鸡的生产性能。

通过高通量测序分析可发现,中草药和益生菌可有效地改善蛋鸡肠道中菌群结构,促进芽孢杆菌属和肠球菌属微生物的定殖,减少潜在发病率。这两种添加物的组合可有效提高蛋鸡的生产性能,可为减抗限抗及抗生素替代物的研究提供数据支撑。

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