利基专业化和交叉食相互作用塑造肠道微生物纤维降解在一个模型的食肉动物

科学领域:

• 微生物生态学 微生物生态学
• 生物化学 生物化学

背景情况:

• 肠道微生物群对宿主健康至关重要,产生影响消化和免疫力的代谢物.
• 肠道微生物的食纤维发酵产生有益的副产品,影响肠道稳定性和宿主福祉.
• 在复杂的肠道社区中了解微生物特异性的多糖代谢是具有挑战性的.

研究的目的:

• 为了研究美国的复杂肠道微生物群落如何对西兰和纤维素做出反应.
• 通过使用定义的饮食来确定微生物对多糖分解的特定贡献.
• 探索纤维成分对肠道微生物群活动和基因表达的影响.

主要方法:

• 使用美国 (Periplaneta americana) 作为一个模型的食肉动物.
• 管理含有西兰,纤维素或两者的混合物的化学定义合成食.
• 采用16S rRNA基因分析和RNA-sequencing (RNA-seq) 进行社区和活动分析.
• 应用以生物为中心的泛基因组方法来评估微生物基因功能.

主要成果:

• 混合纤维丰富了特定的微生物种类和新生物体,这些新生物体在单纤维饮食中没有发现.
• 克西兰强烈刺激了Bacteroidota.com的克西兰活性碳水化合物活性酶 (CAZyme) 生产.
• 巴西洛塔对西兰作为二次降解剂作出反应,而Fibrobacterota是主要的纤维素降解剂.
• 纤维素饮食增加了Fibrobacterota的转录活性,这是关键的纤维素和纤维素降解剂.

结论:

• 肠道微生物群落对不同的植物多糖化物 (xylan和纤维素) 呈现出不同的反应.
• 特定的细菌类和属是降解复杂植物纤维的关键参与者.
• 美国模型和合成饮食是研究肠道微生物多糖代谢的有效工具.