回肠粘膜和盲肠的内容的Bacteriomes肉用鸡鸡和火鸡了宏基因组分析

文摘

胃肠道(GI) bacteriome家禽在宿主营养和健康是重要的,但它的多样性和成分特征仍然不佳。在这项研究中我们系统特征的bacteriome盲肠的内容和回肠黏膜的鸡和火鸡使用宏基因组通过焦磷酸测序获得的授权技术。> 95%的覆盖率的细菌多样性是实现除了土耳其回肠粘膜。集体、3401年和125年经营分类单位(OTU,距离0.03系统定义)在鸡,和1687年在土耳其和16个辣子鸡被确定的盲肠的内容和回肠粘膜,分别。除了那些之前报道,39岁和50个额外属的细菌被确定在鸡和火鸡的盲肠的bacteriome,分别。虽然GI bacteriomes同一地区的两个物种表现出更强的相似性比bacteriomes不同地区在每个物种,肉鸡和火鸡港口的肠道bacteriome。这种差异可能显示不同的饮食干预对bacteriome调制提高养分利用率和肠道健康。结果也可能是有用的在发展中益生元、益生菌,和分析工具(如phylochips)。我们还确定了辣子鸡和可变性的数量的变化在两个独立的焦磷酸测序运行和两个数据处理管道。

1。介绍

家禽胃肠道(GI)束港口动态微生物群落组成的大量的物种,主要是细菌(1]。这个细菌社区或bacteriome扮演关键的角色的整体健康和性能家禽。胃肠道细菌大致可以分为致病或共生的有机体2]。病原菌可以伤害宿主造成局部或全身性感染和肠道病变(3]而共生的细菌可以受益主机通过提供营养,代谢便利化、和竞争排斥(4,5]。更好地了解细菌的组成和活动的潜在机制以及土著细菌调节胃肠道环境需要改善宿主的健康和饲料利用率。

多年来,研究旨在了解家禽GI bacteriome依靠传统的栽培技术。在过去的二十年里,然而,16 s rRNA基因被用作细菌主要生物标志物识别在各种环境中包括胃肠道家禽。这种技术克服了文化相关的方法学的局限性所以可能会允许识别的胃肠道细菌culturability无关。使用个人16 s rRNA基因克隆库的研究提供了宝贵的见解不同的GI bacteriome家禽的生产高质量的序列。然而,这些研究仅限于相对较小的数字序列,负担得起的研究人员。因此,全面研究调查的多样性和成分GI bacteriome家禽中是不可能的,直到下一代测序(上天)可用。

高通量门店技术已被证明是强大的工具的综合分析复杂bacteriomes [6,7]。门店技术可以产生大量的测序数据以一个相对低的成本。它还允许环境DNA测序克隆克隆步骤之前没有从而消除偏见(8,9]。前所未有的测序能力还允许识别的细菌存在于bacteriome低丰度。虽然被其他门店技术取代,454焦磷酸测序技术是第一个门店技术,已被广泛用于分析人类和动物的胃肠道bacteriomes以及环境bacteriomes [10- - - - - -12]。然而,到目前为止,只有少数研究试图描述的多样性和成分的GI bacteriome鸡和火鸡13- - - - - -16]。这些研究只报道一个相对较小的每个样品的序列数(< 10000读)导致低覆盖率和还不完善的家禽GI bacteriome中的多样性。

它已经认识到454焦磷酸测序技术产生测序错误,序列工件和嵌合序列(18,19]。454年也,不同的序列分析管道使用不同的序列比对算法,系统距离计算,和OTU集群,导致不同的结果18- - - - - -22),包括高估或低估(辣子鸡)多样性和物种丰富度(23]。此外,人们却很少关注的可重复性的技术在不同的焦磷酸测序运行即使可变性之间可能发生(24]。因此,本研究的主要目的是描述的构成胃肠道bacteriome商业家禽物种(鸡肉和土耳其)使用454焦磷酸测序技术。次要目标是评估技术的重复性和不同的数据处理管道的影响。

2。材料和方法

2.1。样品收集

所有动物协议是俄亥俄农业研究和发展中心批准的动物保健和使用委员会。

五个肉鸡随机选择从每个三羊群在6周的年龄,和八个火鸡被从一个羊群在14周的年龄。鸡群和土耳其群饲养家禽研究农场位于俄亥俄农业研究和发展中心(OARDC),俄亥俄州的伍斯特。鸡和火鸡被喂以标准corn-soybean-meal-based饮食达到或超过NRC需求(25为每个物种)。盲肠的内容被鸟儿和集中收集的物种(样本集中减少样本的数量,同时实现高深度报道/样本)。可用的测序之前确定Illumina公司测序。个人回肠粘膜从地区收集的样本梅克尔憩室与回盲肠的结和集中在物种如前所述26]。每个复合样本混合代表每个物种和每个GI区域。

2.2。DNA提取、PCR

社区DNA提取的四个复合样品使用重复bead-beating +柱纯化方法(27]。V3地区(约200 bp的长度)的16 s rRNA宏基因组DNA扩增的基因编码通用引物组表中列出1。每向前底漆由三部分组成:19元退化为细菌通用引物16 s rRNA基因(357 f), 10元的条形码,焦磷酸测序适配器a .反向引物由18元退化为细菌通用引物16 s rRNA基因(519 r)和一个19元焦磷酸测序适配器。介绍了引物的简并碱基扩大他们的包容。

对于每一个PCR反应,400 ng的宏基因组DNA模板添加到49L掌握混合包含1 x PCR缓冲,1.75毫米MgCl₂670 ng /牛血清白蛋白,200每个引物的核苷酸,500 nM,和0.625 U铂Taq DNA聚合酶(英杰公司公司,卡尔斯巴德,CA)。PCR热项目由一个初始变性为10分钟95°C;20或25周期(20周期为盲肠的内容样本和25周期回肠粘膜样品)的30年代变性步骤在95°C, 35 s退火步骤在55°C,和35 s伸长步在72°C;在72°C和最后一个扩展步骤7分钟,前4°C。

PCR产品的质量检查通过琼脂糖凝胶电泳(1.2%),和大约200个基点的预期PCR产品凝胶纯化使用试剂盒凝胶净化设备(美国试剂盒,瓦伦西亚,CA)。纯化产品的浓度是量化使用NanoDrop nd - 1000分光光度计(热科学、威明顿、德)和确认使用Quant-it工具包(英杰公司公司,卡尔斯巴德、钙、美国)。

2.3。焦磷酸测序和数据分析

鉴于预期更高的多样性在盲肠的内容样本与回肠黏膜的样品相比,前者和后者的扩增子被混合在一个9:1比例为每一个物种。鸡和火鸡的扩增子随后被集中在一个2:1的比例。合用的扩增子样本划分在两个独立的焦磷酸测序运行在一半的铬尖晶石板每使用454生命科学基因组定序器FLX系统(罗氏、巴塞尔、瑞士)基因组定序器之前FLX钛。V3高变区测序因为FLX系统产生一个读取的长度小于250个基点。原始数据是作为设定触发器文件提供。

454焦磷酸测序数据质量评估使用原始的设定触发器数据文件后提出的标准操作程序(SOP)城堡等。19]。简单地说,从设定触发器文件流文件生成的每个示例使用sffinfo程序GS分析软件(版本2.5,454生命科学公司,布兰福德CT,美国)。每个流文件的焦磷酸测序噪声被Mothur [AmpliconNoise函数实现的18,19,28]。“去噪”序列被削减了引物357 f - 519 r,其结果序列的V3高变区16 s rRNA基因(最小长度:100个基点,平均长度:145个基点)。修剪序列对齐使用Mothur对准器(28,29日)与Silva_SSU_Ref_NR_108数据集(30.)作为参考序列和−4分数惩罚gap-pen−3分的处罚不匹配。不能与席尔瓦的参考序列数据集被移除。序列比对的常见的差距被过滤掉,和序列preclustered移除序列可能含有焦磷酸测序错误(19,31日]。可以使用UCHIME[嵌合序列识别和移除32)中实现Mothur包(28]。

每个数据集的距离矩阵计算使用ARB与Jukes-Cantor数据库环境校正(30.)应用。Mothur和USEARCH用于集群序列到辣子鸡为0.03,0.05,和0.20系统的距离,产生稀疏曲线,确定最大丰富的非参数ACE和Chao1估计每个距离矩阵。辣子鸡的最大数量可能出现在每一个样品也使用非线性模型估计过程(PROC NLIN)的SAS (SAS本月V9.2。Inc .卡里,NC),这符合单分子功能稀疏的输出来确定曲线的渐近线,作为上界如前所述[33]。每一个距离矩阵计算三次,价值观选择中值计算这些指标,以避免低估或高估。

分别代表序列OTU定义0.03遗传距离得到使用“。oturep Mothur包V1.22”命令。(28]。这些OTU代表序列导入ARB,然后每个样本的系统发育树构建的每个序列插入引用树286858年席尔瓦参考序列(SSU_111_Ref_NR,http://www.arb-silva.de)如前所述34]。系统发育树然后用于加权UniFrac分析如下描述的图书馆比较。在这项研究中使用的序列是在数据库内部ARB致力于维护胃肠道bacteriome鸡和火鸡和可用的通讯作者。每个样本的代表性序列也被存档在MG-RAST服务器的项目下Poultry_MID_DB(4508915.3到4508920.3)。使用RDP的辣子鸡是分类分类器(35),每个bacteriome可视化的构成分类树构造使用梅根[36]。简单地说,16 s rRNA序列的分类识别进行了使用RDP RDP服务器上的朴素贝叶斯分类器(https://rdp.cme.msu.edu/)[35使用默认设置。检索和分类文件导入到梅根使用最低截止5辣子鸡和信心得分≥50.0%36]。的bacteriome组成每个内脏位置被显示为一个分层树节点(OTU计数数据1- - - - - -4)。bacteriome成分之间的盲肠的内容也比鸡和火鸡(图5)。

鸡和火鸡的GI bacteriomes比较使用4种不同的方法:加权UniFrac距离,衡量系统集类群的系统发育树之间的距离(37,38];子函数(39)在Mothur包(28),比较两个bacteriomes考虑OTU丰富性,会员,和结构;(RDP图书馆比较40并排),比较两个库基于代表类群和计算的可能性,会员在给定的分类单元的频率是一样的;和梅根种系发生树36),它允许比较bacteriomes基于详细的系统组成。

原始序列的数据读取和quality-checked序列之间的比较两个独立的焦磷酸测序运行评估两者之间的差异。quality-checked序列对齐使用两个不同的平行对准器来评估不同的调整器的效果辣子鸡集群:RDP烟花对准器(http://pyro.cme.msu.edu/)对席尔瓦Mothur参考数据集提供的网页(https://www.mothur.org/)和Mothur对准器。一个距离矩阵计算为每个校准应用Jukes-Cantor修正的模型,并使用Mothur辣子鸡是集群。

3所示。结果与讨论

3.1。概述454焦磷酸测序结果和运行之间的变化

共有402247个DNA序列读得到,其中338177被成功分配给相应的基于条形码(表样本2)。从两个焦磷酸测序数据运行方面没有显著差异产生的原始序列或序列去噪步骤。然而,preclustering后一步,旨在减少焦磷酸测序错误的影响(31日),第二焦磷酸测序运行导致大约55%序列读取和82%去噪序列越来越少。多样性的范围和组成之间的胃肠道细菌还不同两个焦磷酸测序运行在相同的样本集,即使原始读取的数据是非常相似的。这些结果表明,在测序质量和数量的可用的序列差异很大不同运行相同的焦磷酸测序系统证实了一个以前的报告24]。因为使用了相同的扩增子库,可变性在测序过程中产生。这样运行的变化也报道MiSeq技术(41]。

RDP烟花对准器和Mothur对准器都对齐基于16 s rRNA序列的二级结构,可以使大量序列相对迅速地(23,29日,40,42]。RDP烟花对准器不一致变异度高的地区,而Mothur对准器并使用席尔瓦对齐作为参考序列。都对准器中常用的焦磷酸测序数据的分析。因此,这两个调整器使用相同的数据集进行评估。Mothur对准器导致大约两倍的辣子鸡的默认对齐方式设置惩罚给差距时开放和不匹配。RDP对准器产生>三倍比Mothur辣子鸡对准器当点球选择应用。RDP对准器已经报道导致更多的辣子鸡,除了V3和V4 16 s rRNA基因变异度高的地区相比,席尔瓦对准器(19]。在这项研究中,使用V3地区,更多的辣子鸡也造成了RDP烟花对准器。此外,尽管SOP Mothur包括几个质量检查程序,默认设置为每一个数据集可能不是最优的。作为显示在这项研究中,引入开放和处罚差距不匹配可以显著降低高估了多样性的可能性。建议在将来的研究中一个以上的设置用于每一步,以避免通货膨胀的多样性。因此,Mothur对齐序列与处罚差距开放和不匹配应用被用于评估不同的聚类算法对辣子鸡集群的影响在本研究。

物种丰富度的宏基因组数据集通常表示为数字的辣子鸡聚集在一个特定系统的距离(通常0.03)。在这项研究中,Mothur和USEARCH OTU中常用的聚类(28,43,44),比较使用相同的数据集的所有四个bacteriome样本。USEARCH方法生成的辣子鸡Mothur(表的两倍2)。这些结果表明,不同的聚类方法可以产生不同的物种丰富度的估计,因此从不同研究结果的比较,特别是那些使用不同的集群和校准方法,应该谨慎处理。此外,不同系统的距离可能需要使用不同的聚类方法时产生类似的物种丰富度。在这项研究中,Mothur用于集群辣子鸡从所有四个数据集,因为它可能不高估物种丰富度。

3.2。细菌的多样性Bacteriome鸡盲肠的内容

盲肠是最大的家禽中细菌的主要储集层。第一个和第二个焦磷酸测序运行生产了3973和2829个辣子鸡,分别从鸡盲肠的样品(表2)。估计渐近线辣子鸡达到1.5倍数量的观察辣子鸡。焦磷酸测序运行取得了高水平的报道(良好的覆盖率> 95%)的细菌多样性鸡盲肠的bacteriome。辣子鸡的RDP分类焦磷酸测序运行相结合和导入梅根生成一个分类树的主要细菌(图1)。总的来说,我们确定了9个细菌类群(厚壁菌门,变形菌门,拟杆菌,Synergistetes,Fusobacteria,放线菌,Deferribacteres,Tenericutes,和Lentisphaerae)和84个已知属(数据没有显示)。厚壁菌门是最主要的门,占总数的57.8%细菌序列样本的盲肠的内容。在这个门,30.9%的辣子鸡不能被任何已知的分类单元。变形菌门和拟杆菌门更主要的,占总数的5.4%和4.3%细菌序列,分别。没有观察到显著差异在门或两者之间的类级别焦磷酸测序运行类Gammaproteobacteria除外。然而,主要区别在非保密肠杆菌科。在第一焦磷酸测序运行,Bifidobacteriaceae,芽胞杆菌科,Staphylococcaceae,Carnobacteriaceae,Enterococcaceae,Hydrogenoanaerobacterium,和Synergistaceae被发现是由≥5辣子鸡,虽然Selenomonadales是唯一由> 5辣子鸡的分类单元。与之前的研究一致24),明显的多样性的变化估计可以来自不同的运行和定量解释的焦磷酸测序数据应该谨慎处理。因为相同的扩增子库运行在两个焦磷酸测序和序列数据使用相同的序列管道和参数,分析了两者之间的差异焦磷酸测序运行可能出现的排序过程。

最近的一项研究建立了一个全球多样性框架的家禽GI bacteriome用天真的所有16 s rRNA的分析基因序列来自家禽GI(主要是盲肠的)全球已发现的细菌利用Sanger测序技术(34]。与这个全球盲肠的细菌多样性数据库相比,有45个属的细菌数据库,也发现在目前的研究(补充表,在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2016/4320412)。然而,29属失踪从当前焦磷酸测序研究(补充表)。这些包括沙门氏菌,Megamonas,Paraprevotella,每一个都是由> 10序列数据库。另一方面,当前的焦磷酸测序研究发现39细菌属不代表全球盲肠的细菌多样性数据库,包括Butyricimonas、Odoribacter Hydrogenoanaerobacterium、Moryella Parasporobacterium,瘤胃球菌属(补充表)。也有许多小属由不到五辣子鸡。总的来说,这项研究扩大细菌属的数量确定鸡盲肠的80%。这可能归因于测序深度的增加我们故意。大多数这些新属盲肠中可能出现在低丰度。未来的研究可以进一步阐明其重要性的主机。

3.3。细菌的多样性回肠粘膜Bacteriome鸡

在这项研究中,> 5000序列从每个焦磷酸测序获得运行时,导致135年和114年在第一次和第二次运行辣子鸡,分别(表2)。尽管良好的覆盖也达到> 95%,估计渐近线的辣子鸡是大于1.9倍辣子鸡的观测数据。这些结果表明,回肠黏膜的多样性还没有完全确定。应该注意的是,大约一半的原始测序读回肠粘膜似乎18 s rRNA宿主的基因。这些主机序列的存在可能是由于广泛的特异性引物357 f - 519 r,这两个可以退火18 s rRNA基因(45]。细菌领域特定的引物可以减少或消除主机18 s rRNA基因的扩增。

鸡的辣子鸡回肠粘膜被分为七个细菌类群:放线菌,拟杆菌门,蓝藻/叶绿体,厚壁菌门,变形菌门,Synergistetes, Saccharibacteria。厚壁菌门和变形菌门的主要类群,占总数的72.6%和11.1%鸡肉回肠黏膜的序列,分别(图2)。主要的类群,两者之间的显著差异焦磷酸测序运行没有观察到分类排名从门到属。然而,一些小组只在其中一个焦磷酸测序鉴定。例如,拟杆菌门,Enterococcaceae、Lachnospiraceae Gammaproteobacteria只在第一次运行,并且每个代表是至少5个辣子鸡,而普氏菌,Salinicoccus,另一个10属,每一个都是由一个或两个辣子鸡,只有确定第二运行。乳酸菌是最大的属鸡回肠粘膜,占总数的11%序列。在一项研究使用16 s rRNA基因克隆库,乳酸菌发现占75%的回肠粘膜细菌序列中7-day-old小鸡(26]。鸟年龄和使用方法的差异可以解释这种差异乳酸菌回肠黏膜的优势了。在澳大利亚的一项研究中,大约99%的细菌序列从空肠粘膜被分类乳酸菌(46]。的选择方法和目标区域的16 s rRNA基因可能会影响观察到相对大量的乳酸杆菌在肠道的鸡。更大的优势乳酸菌预计的空肠回肠比。

3.4。细菌的多样性土耳其Bacteriome盲肠的内容

从第一个和第二个焦磷酸测序运行,分别获得1891年和1481年辣子鸡(表2)。类似于鸡盲肠的bacteriome,估计OTU渐近线的土耳其盲肠的bacteriome大约是1.5倍的数量大于辣子鸡观察,而良好的覆盖率> 95%。辣子鸡被分为八个细菌类群(厚壁菌门、拟杆菌、放线菌、变形菌门,Verrucomicrobia, Synergistetes, Elusimicrobia,和Lentisphaerae)和85年属(数据未显示)。门由≥5辣子鸡每个在分类树(图所示3)。厚壁菌门、变形菌门和放线菌在土耳其最主要类群盲肠的bacteriome,占66.3%,7.4%,和3.2%的总细菌序列识别。基于RDP图书馆比较,门厚壁菌门的比例的显著差异,观察变形菌门焦磷酸测序。总共17属或组恢复只有在第一顺序运行,包括OlsenellaClostridiaceae,RoseburiaHydrogenoanaerobacterium Selenomonadales,Bilophila、肠杆菌科和其他群体,每一个都是由≤5辣子鸡(图表示3)。另一方面,14属或组确定了只有在第二次测序运行,包括Porphyromonadaceae和其他小属。只有一个OTU分为大肠/志贺氏杆菌,是一种常见的肠道细菌,这可能是由于其低丰度在土耳其盲肠的bacteriome。定量PCR分析这种OTU可能帮助确认其丰富的土耳其盲肠的bacteriome。

细菌的土耳其盲肠的bacteriome也比全球细菌多样性家禽框架(34]。21属,包括Megamonas,普氏菌,Paraprevotella,Subdoligranulum,Hallella,Phascolarctobacterium和次要属代表不到十序列记录在全球数据集没有发现在当前的焦磷酸测序研究。另一方面,目前的研究发现50细菌属并不代表全球数据集。主要的新属包括Gemmiger,Olsenella,Moryella,Bilophila,Hydrogenoanaerobacterium,Akkermansia,Collinsella,葡萄球菌,瘤胃球菌属,Slackia,Sporacetigenium,有些属每个由少于5辣子鸡。未来的研究需要进一步了解的重要性和贡献这些新属肠道健康和营养的总体利用率的火鸡。然而,值得注意的是,一些鉴定细菌属包含食源性致病菌,如Bilophila,这是涉及几种类型的感染,如穿孔和坏疽性阑尾炎(47]。因此,深度测序分析不仅有助于更好地理解土耳其盲肠的bacteriome还提供了一个机会来识别潜在的风险因素,可能会被忽视。未来的研究需要了解这些病原体的控制人口的因素。

3.5。土耳其回肠粘膜Bacteriome细菌的多样性

这项研究是第一个报道调查土耳其回肠粘膜bacteriome使用的焦磷酸测序分析。大部分的测序读是主机18 s rRNA基因序列而不是细菌(表16 s rRNA基因2)。这可能归因于低比例的细菌DNA的DNA提取,也可能是小数量的PCR周期(周期25日)。总共只有30细菌16 s rRNA基因序列得到每个两个焦磷酸测序运行,导致< 20辣子鸡(表2)。门壁厚菌门恢复辣子鸡是机密,变形菌门和拟杆菌门,占59.3%,25.0%,和6.3%的总细菌序列,分别(图4)。12个属的细菌被发现回肠黏膜的火鸡。之间没有显著差异的两个焦磷酸测序运行观察由于小数据集,但七属被确定在第一焦磷酸测序,发现只有三个属第二顺序运行。

除了乳酸菌,所有的确认属都由唯一OTU表示。乳酸菌和Alistipes被发现在两种焦磷酸测序。细菌多样性的覆盖在土耳其回肠粘膜bacteriome远未完成,因此土耳其回肠粘膜的细菌多样性bacteriome不是任何进一步的讨论。再次,未来的研究需要使用最大化的引物扩增细菌16 s rRNA基因的同时减少细菌宿主DNA使用领域特定的引物的扩增。

3.6。对比Bacteriomes鸡和火鸡

两个焦磷酸测序运行相结合的辣子鸡,然后bacteriome档案两个物种的比较。总的来说,鸡的GI bacteriome似乎大大不同于火鸡相比使用UniFrac意义分析(数据未显示)。相比在OTU丰富性、会员和结构使用的分析,这两个GI bacteriomes也不同于对方,分享只有18.6%悦和克莱顿指数(相似性)[17距离在0.03水平和60.0%(表0.20距离水平3)。正如所料,大社区相似之处被发现在更高的进化距离。

加权UniFrac OTU代表的距离计算用于访问家禽GI bacteriomes(表的结构3)。选择距离加权UniFrac OTU-based方法因为后者缺乏检测的分辨率重叠之间的物种bacteriomes序列覆盖率较低的数据集使用时,前者是一个可靠的指数序列数据集进行对比不同样本大小(38]。符合使用儿子的分析,分析使用加权UniFrac距离表明bacteriomes GI相同地区的这两个物种(鸡盲肠的内容与土耳其盲肠的内容)共享系统结构的相似性大于bacteriomes从不同的胃肠道准备重回(回肠粘膜与盲肠的内容)相同的物种。这并不奇怪,鉴于大利基盲肠的内容和回肠黏膜之间的差异。

小得多的物种丰富度发现回肠粘膜bacteriome鸡和火鸡(表2)。大约95%的bacteriome多样性是发现了,但只有一小部分的多样性的回肠粘膜bacteriome火鸡是由16 s rRNA基因序列。因为土耳其回肠粘膜bacteriome不是充分的特点,比较的回肠粘膜bacteriome并不包含在本文中。然而,回肠粘膜细菌多样性的比较这两个鸟种之间,比较系统树可按照客户要求定制。

的分布和相对丰度的主要细菌属盲肠鸡和火鸡(图之间的不同5)。虽然盲肠的bacteriomes两物种共享主要类群(放线菌,拟杆菌门,厚壁菌门,变形菌门),显著差异显示在厚壁菌门,放线菌,和拟杆菌通过RDP库对比(数据未显示)。Fusobacteria和Deferribacteres小类群,只有确定鸡盲肠的bacteriome,而Verrucomicrobia和Elusimicrobia只小动物门中确认土耳其盲肠的bacteriome。在属级,Barnesiella和Odoribacter更丰富的鸡盲肠的bacteriome同时观察是相反的Olsenella和Rikenella在土耳其盲肠的bacteriome。总共22个主要属(每个代表> 5辣子鸡)只有在鸡盲肠的bacteriome,包括Mucispirillum和Phascolarctobacterium最主要属(降序),而23主要属只确认土耳其盲肠的bacteriome,包括Olsenella Akkermansia,和Sporacetigenium作为最主要的属。感兴趣的也要注意不同的发生放线菌属两种鸟类:Micrococcineae和Coriobacteriaceae主要类群在土耳其盲肠的bacteriome,虽然Bifidobacteriaceae放线菌主要在鸡盲肠的bacteriome。需要确认,这样的差距及其在宿主营养和健康的影响值得进一步调查。

正如前面所讨论的(1,34,48),不同的主机(遗传学、品种、肠道的解剖特点,生理、等等),垃圾管理和饮食可能归因于不同的GI bacteriomes鸡和火鸡。例如,火鸡肠有更大的直径,更多的粘性digesta, digesta通道速度更慢。长,比鸡(保留时间)49]。这些因素可能会导致较低的部分啊₂压力和氧化还原电位在肠道的火鸡比鸡。饮食,然而,是一个主要的因素影响胃肠道bacteriome在家禽1]。美国商业农场的鸡一般饲料corn-soybean-based满足美国核管理委员会的要求,因此本研究中使用的鸡。因此,我们比较的结果与已发表的研究目前的研究也有鸡美联储corn-soybean-based饮食。在研究”等。50),三个基因的bacteriome行鸡使用DGGE和T-RFLP,检查和杆菌,Clostridiaceae,Enterococcaceae,拟杆菌科细菌主要家庭发现鸡盲肠的4和35天的年龄。Staphylococcaceae也发现多功能肉鸡。这五个家庭充分体现在鸡盲肠的bacteriome目前的研究(图1)。由于分辨率有限,只有五个主要细菌家庭”等的研究中发现。50]。我们的焦磷酸测序分析在OTU级别启用bacteriome的详细描述。在一项研究中对肉用仔鸡的挑战perfringens梭状芽胞杆菌;bacteriome异形使用低深度报道(每样6-7K序列)焦磷酸测序V3-V5地区(51]。在美联储挑战对照组corn-soybean-based饮食,只有2 - 3主要(> 2%)细菌被发现家庭或订单。在13天,对照组成为主流Clostridiaceae(2.41%)、杆菌(80.00%),肠杆菌科(11.99%),或通过梭菌属的(85.17%)和杆菌(7.13%)。我们确认上述所有主要细菌的家庭,这表明bacteriome显示本研究代表的鸡在商业环境中长大。

研究中使用的饮食土耳其GI bacteriome也不记录这些用于研究在鸡胃肠道bacteriome。我们做了一个文献搜索PubMed数据库的关键字“土耳其”“corn-soybean-based,”和“bacteriome”(或“微生物”和“微生物群”),但没有找到。然而,很少有研究调查了土耳其胃肠道微生物群(52,53]。基于Illumina公司测序V3区域的16 s rRNA基因(52),土耳其盲肠的微生物组是由梭状芽胞杆菌(总细菌序列)的90%,而随着雏鸡的增长,细菌,放线菌,Bacteroidia增长优势(5 - 20%)。本研究中使用的火鸡被喂食corn-soybean-based饮食和商业土耳其管理条件下饲养。以上分类单元,连同其他类群,也发现在目前的研究中,这表明土耳其GI bacteriome透露在当下研究接近实际GI bacteriome火鸡在商业环境中长大。因此,这个宏基因组研究新信息添加到家禽肠道bacteriome并可能促进未来的研究。还有待决定在多大程度上这两个鸟种的明显胃肠道bacteriome贡献不同宿主的健康和营养的利用率。

4所示。结论

中发现了大量的属辣子鸡的盲肠和回肠黏膜的肉鸡和火鸡、扩大我们的知识的GI bacteriome这两个鸟种,尤其是当他们在饮食和管理条件下饲养常见在北美。一些细菌群体独特的每个重要的鸟类可能主机的健康和性能。综合知识的GI bacteriome鸡和火鸡和这些鸟类之间的差异可能是有用的在调节胃肠道bacteriome改善宿主健康和生长性能。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这种材料是基于工作,部分国家粮食和农业研究所的支持下,美国农业部在奖。2008-35204-18845和中西部家禽财团资助。

补充材料

引用

1. d .锅和z . Yu家禽的肠道微生物及其与宿主的相互作用和饮食,”肠道微生物,5卷,不。1,第119 - 108页,2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. m . Yegani和d·r·Korver“家禽肠道健康,影响因素”家禽科学,卷87,不。10日,2052 - 2063年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. s . h . Jeurissen f·刘易斯,j·d·范德Klis z Mroz, j . m . j .叛军和a . a . h . m . ter Huurne,“参数和技术来确定家禽的肠道健康所构成的免疫力,完整性和功能,“肠道微生物的当前问题,3卷,不。1、1 - 14,2002页。视图:谷歌学术搜索
4. h·拉赫曼,w . Vahjen w·a·阿瓦德和j . Zentek“土著细菌和细菌在胃肠道代谢产品的肉鸡,”档案的动物营养,卷61,不。5,319 - 335年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. r·d·瓦格纳“家禽竞争排除产品的功效和食品安全方面的考虑,”分子营养与食品研究,50卷,不。11日,第1071 - 1061页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. j . f .彼得汉兰达,r·a·卢娜·r·a·吉布斯和j . Versalovic“宏基因组焦磷酸测序和微生物鉴定、”临床化学,55卷,不。5,856 - 866年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. l . Krause n n·迪亚兹,a Goesmann et al .,“环境DNA片段短,系统分类”核酸的研究,36卷,不。7,2230 - 2239年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. r·a·爱德华兹,b . Rodriguez-Brito l . Wegley et al .,“用焦磷酸测序揭示深我的微生物生态学,”BMC基因组学第五十七条,卷。7日,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. p . j .恩伯r·e·雷·m·a .马浩德诉Magrini e . r .理智型和j·戈登,”一个肥胖相关的肠道微生物组增加能量收获,能力”自然,卷444,不。7122年,第1031 - 1027页,2006年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. d . l . Kirchman m·t·科特雷尔和c·洛夫乔伊,”西北冰洋细菌群落的结构显示通过焦磷酸测序获得的16 s rRNA基因,”环境微生物学,12卷,不。5,1132 - 1143年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 张h . j . k . DiBaise a Zuccolo et al .,“人类肠道微生物群在肥胖和胃旁路手术后,“美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷106,不。7,2365 - 2370年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. n . Larsen f . k . Vogensen f·w·j . Van Den Berg et al .,“肠道微生物群在成人2型糖尿病患者与非糖尿病成年人,”《公共科学图书馆•综合》,5卷,不。2篇文章ID e9085 2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. d·斯坦利·m . s .现,r . j .休斯s e . Denman和r . j . Moore”高度变量在鸡胃肠道微生物群发展,”《公共科学图书馆•综合》,8卷,不。12篇文章ID e84290 2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. d·斯坦利·m . s .现,h·陈,r·j·休斯和r . j . Moore”比较的粪便和盲肠的微生物群显示定性相似之处但定量差异,”BMC微生物学,15卷,不。1,货号。51,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. 答:瞿,j . m . Brulc m·k·威尔逊et al。”比较宏基因组显示特定主机metavirulomes和水平基因转移元素鸡盲肠微生物,”《公共科学图书馆•综合》,3卷,不。8篇文章ID e2945 2008。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. t·r·卡拉威s e·多德r·d·沃尔克特et al .,“评估细菌多样性盲肠的蛋鸡饲料各种蜕皮的内容通过细菌tag-encoded FLX扩增子焦磷酸测序,”家禽科学,卷88,不。2、298 - 302年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. j . c .悦和m·k·克莱顿”相似度度量基于物种比例”,通信数据。理论和方法,34卷,不。11日,第2131 - 2123页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索|Zentralblatt数学|MathSciNet
18. 贴梗海棠,a . Lanzen r·j·达文波特和p . j .恩伯,“将噪声从Pyrosequenced扩增子,“BMC生物信息学,12卷,货号。38岁的2011人。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. p·d·城堡,Gevers d, l·威斯克,”减少的影响PCR扩增和测序工件在16 s rRNA-based研究,“《公共科学图书馆•综合》》第六卷,没有。12篇文章ID e27310 2011。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. s·m·休斯,j·a·胡贝尔h·g·莫里森,m·l·索金说,d·m·韦尔奇”大规模并行DNA焦磷酸测序的精度和质量。”基因组生物学,8卷,不。7篇文章R143 2007。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
21. 诉Kunin, a . Engelbrektson h . Ochman, p . Hugenholtz“罕见的生物圈的皱纹:焦磷酸测序错误会导致人工通货膨胀的多样性的估计,”环境微生物学,12卷,不。1,第123 - 118页,2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. Gevers b·j·哈斯d, a . m .伯爵et al .,“嵌合16 s rRNA序列形成和检测在桑格和454 - pyrosequenced PCR扩增子,“基因组研究,21卷,不。3、494 - 504年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. p·d·城堡”,对齐质量的影响,距离计算方法,序列滤波,和地区16 s rRNA的分析基于基因的研究中,“PLoS计算生物学》第六卷,没有。7篇文章ID e1000844 p。19日,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. m·金和z Yu”16 s rRNA-based微生物变化分析焦磷酸测序和焦磷酸测序设施之间,“微生物学杂志,52卷,不。5,355 - 365年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. 美国核管理委员会,家禽的营养需求,国家科学院出版社,华盛顿,美国8日版,1994年。
26. m·d·克雷斯曼z, m·c·纳尔逊·s·j·穆勒,m . s .李若本和h n . Zerby”之间的相互关系的垃圾和肠道微生物群商业肉鸡,”应用与环境微生物学,卷76,不。19日,6572 - 6582年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
27. z Yu和m . Morrison”改进提取PCR-quality社区digesta DNA和粪便样本,”生物学技术,36卷,不。5,808 - 812年,2004页。视图:谷歌学术搜索
28. p·d·城堡,s l·威斯克t Ryabin et al .,”引入mothur:开源,独立于平台的,支持的软件描述和微生物群落相比,“应用与环境微生物学,卷75,不。23日,第7541 - 7537页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. p·d·城堡”,高通量DNA序列对准器微生物生态学研究”《公共科学图书馆•综合》,4卷,不。12,货号。e8230, 2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
30. w·路德维希,斯特伦克o . r . Westram et al .,“ARB:序列数据的软件环境,”核酸的研究,32卷,不。4、1363 - 1371年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
31. s·m·休斯,d·m·韦尔奇h·g·莫里森和m, l·索金说“熨烫了罕见的生物圈的皱纹通过改进OTU集群、”环境微生物学,12卷,不。7,1889 - 1898年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. r·c·埃德加·b·j·哈斯j·c·克莱门特c .海棠和r·奈特”UCHIME提高嵌合体检测灵敏度和速度。”生物信息学,27卷,不。16,2194 - 2200年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
33. v . a . r .们z Yu Parisi a·r·伊根和m·莫里森小说微生物多样性附着植物生物量的食草动物胃肠道,在核糖体基因间间隔分析和显示rrs基因测序,”环境微生物学,7卷,不。4、530 - 543年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. s, m·莫里森和z,“细菌普查的家禽肠道微生物,”家禽科学,卷92,不。3、671 - 683年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. 问:小王,通用Garrity j . m . Tiedje和j·r·科尔“朴素贝叶斯分类器核糖体rna序列的快速分配到新的细菌分类,“应用与环境微生物学,卷73,不。16,5261 - 5267年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. d·h·Huson s . Mitra周宏儒。Ruscheweyh:韦伯,s . c .舒斯特尔,“综合环境使用MEGAN4序列,分析”基因组研究,21卷,不。9日,第1560 - 1552页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. c . Lozupone和r .骑士,“UniFrac:微生物群落相比,新系统方法”应用与环境微生物学,卷71,不。12日,第8235 - 8228页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
38. l . n . Lemos r . r . Fulthorpe, l·f·w·罗斯切”低测序工作偏差分析共享类群的微生物群落,”叶形线Microbiologica卷,57号5,409 - 413年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. p·d·城堡和j .待价而沽”引入儿子,操作的工具分类单位比较微生物群落成员和结构,”应用与环境微生物学,卷72,不。10日,6773 - 6779年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
40. e·j·r·科尔问:Wang Cardenas et al .,“核糖体数据库项目:改进的比对和新的工具rRNA分析,“核酸的研究,37卷,补充1,D141-D145, 2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
41. m . Schirmer z . Ijaz, r·爱n .大厅,w·t·斯隆和c海棠,“洞察偏见和测序错误的扩增子测序Illumina公司MiSeq平台”核酸的研究,43卷,不。6,货号。e37, 2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
42. e . p . Nawrocki d·l·科尔伯和s . r .艾迪,“地狱1.0:推理RNA比对”,生物信息学,25卷,不。10日,1335 - 1337年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
43. r·c·埃德加“搜索和集群数量级的速度比爆炸,”生物信息学,26卷,不。19日,2460 - 2461年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
44. j·g . Caporaso Kuczynski j·j·Stombaugh et al .,“QIIME允许社区高通量测序数据的分析,“自然方法,7卷,不。5,335 - 336年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
45. w·g . Weisburg s . m .谷仓,d . a . Pelletier和d . j .,“16 s核糖体DNA扩增系统发育研究中,“细菌学期刊,卷173,不。2、697 - 703年,1991页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
46. d·斯坦利·s . e . Denman r . j .休斯et al .,“肠道菌群与微分在鸡饲料转化效率,”应用微生物学和生物技术,卷96,不。5,1361 - 1369年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
47. e . j .男爵”Bilophila wadsworthia:一个独特的革兰氏阴性无氧杆,“厌氧生物,3卷,不。2 - 3、83 - 86年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
48. m . l . Wang李若本,z . Yu”的肉鸡肠道菌群影响垃圾管理方案”微生物学前沿第593条,卷。7日,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
49. s . Palander m .米饭,p . Palander”消化率和能源的价值基于谷物的饮食与digesta粘度和保留时间在火鸡和鸡不同年龄与不同的标记,估计”档案的动物营养,卷64,不。3、238 - 253年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
50. b . s .”, a, b . Batal和m·d·李”评估不同的社区和肠道细菌发展基因的鸡,”家禽科学,卷89,不。8,1614 - 1621年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
51. y . o . Fasina m·m·纽曼,j·m··斯陶和m . r . Liles”的效果perfringens梭状芽胞杆菌感染和抗生素管理微生物群在肉鸡小肠,”家禽科学,卷95,不。2、247 - 260年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
52. j·l·Danzeisen j·b·克莱顿·h·黄et al .,“盲肠之间时间关系存在、回肠和垃圾细菌微生物在土耳其一个商业群,并开始影响回肠细菌社区建立青霉素治疗,”兽医科学前沿,2卷,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
53. a·j·卡尔弗特,j·l·Danzeisen s·l·诺尔et al .,“继承火鸡的胃肠道细菌微生物与体重增加有关,”PeerJ,卷2013,不。1,货号。e237, 2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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