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肠道微生物的种类和构成与人类的健康有着密切的关系,近年研究表明肠道的双歧杆菌与人类健康和长寿紧密相关,长寿老人的双歧杆菌丰度高于普通人群的,其与人类健康长寿的关系正在逐渐被揭示。研究长寿老人肠道菌群的特性及其与子代之间的差异,将有利于发现肠道菌群的遗传特性,分析特异的肠道微生物种类和构成,为肠道菌群与健康长寿的研究提供理论和数据支持;研究肠道双歧杆菌分离技术中的采样液选择、显色培养技术等,将会有助于肠道双歧杆菌分离纯化技术体系的建立,有助于得到更多的长寿老人源肠道双歧杆菌。
本研究采集了4个百岁老人家族的3代人共12个粪便样品,采用Illumina Miseq测序方法对样品的16S rDNA V3-V4可变区进行扩增子测序。进一步从多样性等方面及门、属和种三个水平分析比较了百岁老人家族之间和三代之间肠道菌群的差异性和聚类情况,并初步分析了三代之间和家族之间肠道菌群代谢通路丰度的差异。同时,比较三种粪便采样液效果的基础上,分析了显色技术在肠道双歧杆菌分离中应用的效果和局限性,初步分析了分离得到的肠道双歧杆菌种类与测序结果的相关性。研究结果表明:
百岁老人家族内和家族之间的肠道菌群Alpha多样性指数均没有发现显著性差异;百岁老人肠道菌群中放线菌门(Actinobacillus)及其中双歧杆菌属(Bifidobacterium)的相对含量均高于其后代;通过与自建库的比对发现,链状双歧杆菌(B.catulorum)、长双歧杆菌(B.longum)和青春双歧杆菌(B.adolescentis)为肠道双歧杆菌属中主要优势菌种,克里斯滕森菌属(Christensenella)表现了显著的家族内遗传特性并与BMI指数显著相关;偏最小二乘判别分析(PLS-DA)结果表明,三代之间具有明显的聚类现象,在家族之间只有D和E家族明显聚类,而A和B家族样品虽然有交叉现象,但大致可以区分开来。百岁老人肠道菌群具有显著性差异物种,主要来源于疣微菌门(Verrucomicrobia);家族之间肠道微生物构成的差异主要为A家族的厚壁菌门(Firmicutes)和D家族的毛螺菌属(Lachnospira)。百岁老人组内代谢通路丰度差异较小,而子代和孙代两组的代谢通路富集程度差异较大;D和E家族相较于A和B家族代谢通路的丰度范围较小,代谢通路富集程度差异较小。
三种粪便样品采集液中,双歧杆菌BS液体培养基比25%甘油溶液和生理盐水溶液得到了较多的X-Gal显色菌落,认为该采样液能够更好地保持样品中双歧杆菌的活性,更有利于分离出双歧杆菌;对X-Gal显色菌落的生理生化及16s rDNA鉴定鉴定结果表明,使用X-Gal作为指示剂在粪便中分离双歧杆菌的过程中,不只有双歧杆菌菌株显色,还从显色菌落中鉴定出了唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)、硝化芽孢杆菌(Bacillus nitratireducens)、格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)、阴道乳杆菌(Lactobacillus vaginalis)、大肠杆菌LFHY_s、吕氏杆菌(Bacillus luti)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum),其显色机理有待于进一步研究。
百岁老人肠道菌群在双歧杆菌种水平的测序结果与实际分离出的肠道双歧杆菌种类具有一定的差异,表明某些肠道双歧杆菌是难以被分离出来的,分离培养技术也有待于进一步完善提高。
本研究成果将会为肠道益生菌与人类健康长寿的研究以及肠道双歧杆菌的分离培养技术提供理论和数据支持。
本研究采集了4个百岁老人家族的3代人共12个粪便样品,采用Illumina Miseq测序方法对样品的16S rDNA V3-V4可变区进行扩增子测序。进一步从多样性等方面及门、属和种三个水平分析比较了百岁老人家族之间和三代之间肠道菌群的差异性和聚类情况,并初步分析了三代之间和家族之间肠道菌群代谢通路丰度的差异。同时,比较三种粪便采样液效果的基础上,分析了显色技术在肠道双歧杆菌分离中应用的效果和局限性,初步分析了分离得到的肠道双歧杆菌种类与测序结果的相关性。研究结果表明:
百岁老人家族内和家族之间的肠道菌群Alpha多样性指数均没有发现显著性差异;百岁老人肠道菌群中放线菌门(Actinobacillus)及其中双歧杆菌属(Bifidobacterium)的相对含量均高于其后代;通过与自建库的比对发现,链状双歧杆菌(B.catulorum)、长双歧杆菌(B.longum)和青春双歧杆菌(B.adolescentis)为肠道双歧杆菌属中主要优势菌种,克里斯滕森菌属(Christensenella)表现了显著的家族内遗传特性并与BMI指数显著相关;偏最小二乘判别分析(PLS-DA)结果表明,三代之间具有明显的聚类现象,在家族之间只有D和E家族明显聚类,而A和B家族样品虽然有交叉现象,但大致可以区分开来。百岁老人肠道菌群具有显著性差异物种,主要来源于疣微菌门(Verrucomicrobia);家族之间肠道微生物构成的差异主要为A家族的厚壁菌门(Firmicutes)和D家族的毛螺菌属(Lachnospira)。百岁老人组内代谢通路丰度差异较小,而子代和孙代两组的代谢通路富集程度差异较大;D和E家族相较于A和B家族代谢通路的丰度范围较小,代谢通路富集程度差异较小。
三种粪便样品采集液中,双歧杆菌BS液体培养基比25%甘油溶液和生理盐水溶液得到了较多的X-Gal显色菌落,认为该采样液能够更好地保持样品中双歧杆菌的活性,更有利于分离出双歧杆菌;对X-Gal显色菌落的生理生化及16s rDNA鉴定鉴定结果表明,使用X-Gal作为指示剂在粪便中分离双歧杆菌的过程中,不只有双歧杆菌菌株显色,还从显色菌落中鉴定出了唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)、硝化芽孢杆菌(Bacillus nitratireducens)、格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)、阴道乳杆菌(Lactobacillus vaginalis)、大肠杆菌LFHY_s、吕氏杆菌(Bacillus luti)、发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum),其显色机理有待于进一步研究。
百岁老人肠道菌群在双歧杆菌种水平的测序结果与实际分离出的肠道双歧杆菌种类具有一定的差异,表明某些肠道双歧杆菌是难以被分离出来的,分离培养技术也有待于进一步完善提高。
本研究成果将会为肠道益生菌与人类健康长寿的研究以及肠道双歧杆菌的分离培养技术提供理论和数据支持。