多菌株芽孢杆菌-片球菌生物膜复合剂对聚乙烯犊牛舍表面微生物群落的重构作用

本研究推荐：该研究首次评估了含芽孢杆菌(Bacillus spp.)和片球菌(Pediococcus spp.)的有益生物膜复合剂(LF)在聚乙烯犊牛舍表面的定植效果。通过实验室验证(0.4 g/m2浓度)和现场试验(n=30)，结合总需氧菌平板计数、RT-qPCR和16S扩增子测序，证实LF处理能显著改变表面微生物多样性，降低潜在致病菌如假单胞菌(Pseudomonas)和链球菌(Streptococcus)的相对丰度，同时提升乳酸菌(LAB)基因拷贝数(log10 copies/cm2)，为犊牛腹泻防控提供了新型生物安全策略。

　　

微生物生态调控的创新实践

ABSTRACT
应用含芽孢杆菌和片球菌的有益微生物复合剂(LF)处理聚乙烯犊牛舍材料，通过实验室和现场双阶段实验验证其定植效果。36块15×15 cm无菌聚乙烯片经LF处理后，24小时即检测到4.36 log₁₀ CFU/cm²的菌落形成，72小时内保持稳定定植。现场试验中，30个犊牛舍随机接受无处理(NC)、蒸馏水(DW)或LF处理，16S测序显示LF组显著降低α多样性指数(Shannon指数2.31 vs NC组3.03)，并持续21天维持片球菌(Pediococcus)65%的相对丰度优势。

IMPORTANCE
新生犊牛腹泻的多因素特性使其防控困难，而清洁的居住环境是关键控制点。本研究发现LF处理能重构表面微生物群落，特别在14天时使需氧菌计数稳定在4.43 log₁₀ CFU/cm²，而DW组出现1 log₁₀的激增。这种生物竞争策略为替代抗生素防控提供了新思路。

INTRODUCTION
犊牛生命初期是疾病易感窗口期，30日龄前腹泻导致的死亡率高达50%。传统消毒存在局限性，而90%的细菌以生物膜形式存在。芽孢杆菌-片球菌复合剂此前在禽畜环境显示效果：0.2 g/m²剂量可使肠杆菌科减少27%，但尚未在犊牛单间中验证。本研究首次探讨该复合剂在聚乙烯表面的生态调控机制。

MATERIALS AND METHODS
采用3.3 m²聚丙烯犊牛舍，LF以0.4 g/m²浓度喷洒。采样点包括清洁后24小时及处理后1/7/14/21天，使用3M海绵棒收集表面样本。通过Zymo DNA试剂盒提取微生物DNA，SYBR Green法进行qPCR检测，Illumina MiSeq平台完成V3-V4区16S测序。DADA2流程处理获得3,059,006条高质量序列。

RESULTS
• 定植动力学：LF处理组24小时即形成皱褶状菌膜，48小时菌量3.61 log₁₀ CFU/cm²
• 微生物组成：LF组片球菌相对丰度在7天维持25%，同时假单胞菌降低40%
• 病原体抑制：虽大肠杆菌(Escherichia)等病原体未达检测限(3 log₁₀ copies)，但LF组乳酸菌基因拷贝数持续高于对照组(P<0.001)
• 生态分析：Indicator Species分析显示LF组特异性富集芽孢杆菌(A值0.90)和节杆菌(Arthrobacter)

DISCUSSION
表面特性与菌群互作：聚乙烯的疏水性促进芽孢杆菌孢子附着，其产生的抗菌肽可能抑制链球菌生长。值得注意的是，DW组21天时出现志贺菌(Escherichia-Shigella)指示菌种，而LF组保持芽孢杆菌优势。

健康应用前景：片球菌通过干扰群体感应抑制铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的生物膜形成，这与LF组假单胞菌丰度下降52%的结果吻合。但需注意节杆菌的增殖可能加速塑料降解，提示需定期补菌。

CONCLUSIONS
该生物膜复合剂能有效调控犊牛舍表面菌群结构，其竞争性排斥作用持续至少21天。未来需在冬季环境验证效果，并探索与清洁程序的协同方案。这项研究为"One Health"理念下的微生物管理提供了实证基础。