益生菌Lactobacillus plantarum P-8在体内的基因组微进化分析

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:nxjmbxy
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益生菌对宿主肠道的影响已成为益生菌研究领域的热点,然而,关于宿主肠道对益生菌的影响还有待探索。Lactobacillus plantarum P-8(L.plantarum P-8)是从中国内蒙古地区自然发酵酸牛乳中分离筛选出的一株性能优良的益生菌,具有调节肠道微生物群落结构、提高机体免疫力等益生功效。本研究以92株L.plantarum P-8人和大鼠肠道分离株为研究对象,应用基因组重测序技术完成L.plantarum P-8分离株的全基因组测定,解析该菌株在人和大鼠肠道生境的基因组微进化,为益生菌的研究拓展视野。本研究共设计了三个试验组:试验组一,健康志愿者连续摄入L.plantarum P-8(活菌数为6×1010CFU/天)28天;试验组二,健康志愿者摄入一次L.plantarum P-8(活菌数为6×1010 CFU);试验组三,健康大鼠饲喂一次L.plantarum P-8(活菌数为6×1010 CFU)。分别收集L.plantarum P-8摄入前后志愿者粪便样品以及大鼠粪便样品和肠粘膜刮取物。采用实时荧光定量PCR技术检测L.plantarum P-8摄入前后该菌在人和大鼠肠道内的数量变化,并从人和大鼠粪便样品中分离L.plantarum P-8,完成菌株的基因组重测序及微进化分析。主要研究结果和结论如下:(1)L.plantarum P-8可以在人和大鼠肠道内存活并定植。摄入一次L.plantarum P-8,菌株可以在志愿者和大鼠肠道内分别保持至少4周和3周;连续摄入28天L.plantarum P-8,该菌可以在志愿者肠道内保持4个月左右。(2)L.plantarum P-8分离株基因组在宿主肠道中发生了单核苷酸多态性变异,其中编码细胞壁锚定蛋白基因上的变异会影响菌株对肠道表皮细胞的粘附能力,显示L.plantarum P-8分离株进化方式为生境适应性进化。(3)L.plantarum P-8分离株基因组上发生了质粒携带基因的丢失,丢失基因主要集中于质粒LBPp1、LBPp2、LBPp4和LBPp7,这些基因编码糖代谢、氨基酸代谢、脂质代谢和离子转运调控等,表明L.plantarum P-8可能通过基因组衰减来适应肠道环境。(4)L.plantarum P-8分离株基因组中未发现基因获得。综上所述,本研究在全基因组水平证实了 L.plantarum P-8可在人和大鼠肠道中存活,并发现L.plantarum P-8在肠道生境中发生了适应性进化,L.plantarum P-8通过基因组衰减减少繁殖代谢中非必需基因表达所需能量的使用。本论文首次从肠道环境影响益生菌及其基因组的角度探讨益生菌与肠道的互作,为益生菌与肠道的互作机制提供了新的见解和依据。
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