鸡源唾液乳杆菌L33全基因组分析：一种新型益生菌的潜力与应用前景

本研究通过全基因组测序（Illumina NovaSeq6000平台）和功能分析，揭示了从肉鸡肠道分离的唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）L33菌株的益生潜力。该菌株具有耐酸（pH 3.0存活率92.3%）、耐胆盐（0.3%浓度存活率65%）特性，并携带111个独特基因（含28个前噬菌体基因）和抗菌肽salivaricin合成基因。基因组分析发现其编码应激耐受（clp/dnak）、粘附（LPXTG/MucBP）和免疫调节（GroEL/EF-Tu）等关键蛋白，且无移动性耐药基因。实验证实其对大肠杆菌（E. coli ATCC 25922）等病原体具有抑菌活性（抑菌圈>2 mm），为替代抗生素的家禽益生菌开发提供新候选。

　　

ABSTRACT

唾液乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）作为人类和动物营养中广泛使用的益生菌，在家禽养殖中具有促进生长和抑制病原体定植的作用。本研究从肉鸡肠道分离出新菌株L33，通过全基因组测序和功能分析揭示其益生潜力。Illumina NovaSeq6000平台测序显示其基因组含1,870个基因（1,797个蛋白编码序列），GC含量32.62%。比较基因组学发现111个独特基因，涉及DNA修复、防御机制等功能，并携带编码抗菌肽salivaricin的基因。体外实验证实该菌株在pH 3.0模拟胃液中存活率达92.3%，0.3%胆盐条件下存活率65%，且能有效粘附Caco-2细胞（粘附能力与植物乳杆菌ATCC 14917相当）。

INTRODUCTION

益生菌被定义为当摄入足够数量时对宿主健康有益的活微生物。在家禽肠道微生物组（10¹⁰-10¹¹ CFU/g）中，唾液乳杆菌通过竞争性排斥减少肠炎沙门氏菌（Salmonella Enteritidis）定植，并改善饲料转化率。近年研究表明，益生菌功能具有菌株特异性，需通过基因组学手段深入解析。本研究结合全基因组测序和体外实验，系统评估L33菌株的益生特性。

MATERIALS AND METHODS

从4周龄健康肉鸡回肠内容物分离60株细菌，经MRS培养基筛选获得L33菌株。通过模拟胃肠条件（pH 3.0胃液、0.3%胆盐）评估耐受性，血琼脂平板检测溶血活性，Caco-2细胞模型评估粘附能力。采用Kirby-Bauer法测试抗生素敏感性，琼脂扩散法检测对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus ATCC 25923）等5种病原体的抑制活性。全基因组测序数据经SPAdes组装，PROKKA注释，Roary进行泛基因组分析。

RESULTS

体外益生特性

L33在模拟胃肠环境中表现优异：胃酸处理3小时后存活率92.3%（P>0.05），胆盐处理8小时后存活率65%（P<0.05）。显微镜观察显示其粘附Caco-2细胞的能力显著高于大肠杆菌（E. coli ATCC 25922）。抗生素敏感试验显示其对克林霉素、青霉素等敏感，但对卡那霉素耐药。抑菌实验证实其对单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes ATCC 119115）等病原体均产生>2 mm抑菌圈。

基因组特征

L33基因组大小1,925,881 bp，含3个质粒（最大158,809 bp）和1个完整前噬菌体区域（48.1 kb）。CRISPR阵列含29个间隔序列，可能增强其抗噬菌体能力。系统发育分析显示其与家禽源益生菌株IBB3154、SNK6亲缘最近。泛基因组分析发现7,531个正交基因簇，其中L33特有的111个基因中12个参与DNA修复（如Cro/C1型HTH DNA结合域调控细菌素合成）。

功能基因

CAZyme分析鉴定39个碳水化合物活性酶基因（25个GT糖基转移酶）。应激相关基因包括Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（nhaC）、热休克蛋白（dnak/htpx）和氧化应激抵抗蛋白（msrb）。粘附相关基因编码LPXTG基序蛋白、黏液结合蛋白（MucBP）和延伸因子EF-Tu。值得注意的是，基因组携带tet(M)和tet(L)四环素耐药基因，但未发现可移动遗传元件。

DISCUSSION

L33菌株的基因组特征与已报道的益生菌株高度相似。其独特的salivaricin合成基因可能通过抑制致病菌（如弯曲杆菌Campylobacter）增强家禽肠道健康。尽管存在四环素耐药性（内在特性），但符合欧洲食品安全局（EFSA）的QPS安全认证标准。该菌株的GT酶丰度（25个基因）可能促进其利用宿主黏液糖蛋白定植肠道，而dnaK/groEL等" moonlight蛋白"兼具粘附和免疫调节功能。

CONCLUSION

唾液乳杆菌L33展现出作为家禽益生菌的综合潜力，其基因组特征和体外实验数据支持进一步开发为替代抗生素的饲料添加剂。未来研究需通过动物实验验证其提高生长性能和抑制病原体的实际效果。