新疆猫源贝莱斯芽孢杆菌XJC-1的益生特性、全基因组解析及其作为新型猫用益生菌的应用潜力

本研究针对猫用益生菌资源稀缺问题，从健康猫粪便中分离获得一株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)XJC-1，通过全基因组测序(WGS)和表型实验证实其具备优良的胃酸(pH 3.0)、胆盐(0.1%-0.3%)和高温(50-70°C)耐受性，能产生短链脂肪酸(SCFAs，以乙酸为主，达418 mg/L)并抑制大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等病原菌。基因组分析揭示其携带应激耐受基因(dnaK等)和6个100%相似度的抗菌代谢基因簇，且不含获得性耐药基因和常见毒素基因，为开发安全高效的猫用益生菌提供了重要候选菌株和理论基础。

　　

随着伴侣动物健康需求的不断提升，益生菌作为一种能够通过调节肠道微生物群、增强免疫力并促进健康的活微生物制剂，在宠物领域的应用日益受到关注。特别是在猫科动物中，益生菌被用于缓解消化紊乱、控制肥胖和提升免疫反应。然而，目前市场上猫用益生菌种类较为有限，且具有宿主特异性的本土益生菌资源开发不足。贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）作为一种新型益生菌，因其出色的抑菌活性、促进生长特性以及芽孢形成带来的加工存储优势，在水产、植物和家禽中已有较多研究，但在猫用益生菌方面的探索仍较为缺乏。此外，源于宿主体内的益生菌因其较好的适应性，可能具有更好的益生效果，因此从健康猫体内分离和鉴定新型益生菌菌株具有重要的研究和应用价值。

为解决上述问题，研究人员以中国新疆地区健康猫的粪便为样本，分离出一株新的贝莱斯芽孢杆菌XJC-1，通过全基因组测序结合体外实验，系统评估了其耐受性、抗菌活性、安全性以及代谢功能。该研究近期发表于《Animal Diseases》，为猫用益生菌的开发提供了新的候选菌株和深入的功能基因组学见解。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：从新疆石河子健康猫粪便中分离菌株；通过形态学观察、革兰氏染色和16S rRNA测序进行初步鉴定；利用Illumina平台进行全基因组测序和组装，并通过KEGG、CAZy、antiSMASH、CARD、VFDB等数据库进行功能注释；通过生长曲线、酸/胆盐/高温耐受实验评估益生特性；采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析短链脂肪酸（SCFAs）产量；通过琼脂扩散法测定对大肠杆菌（Escherichia coli ATCC 25922）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus ATCC 29213）和肠炎沙门氏菌（Salmonella enteritidis CICC 21527）的抑菌能力；利用Kirby-Bauer纸片扩散法进行抗生素敏感性试验，并通过ResFinder、VirulenceFinder等工具进行生物信息学安全评估。

隔离与基因组特征分析

XJC-1在LB培养基上形成圆形、边缘不规则、表面平坦的菌落，革兰氏染色呈阳性，两端钝圆。通过16S rRNA序列（GenBank PQ725994）构建的系统发育树确认其属于贝莱斯芽孢杆菌。全基因组测序结果显示，该菌株基因组大小为3,916,364 bp，GC含量为46.31%，包含36个支架和82个tRNA基因，与已知贝莱斯芽孢杆菌基因组特征一致。

应激耐受与益生适应性

生长曲线显示，XJC-1在0–4小时为生长延迟期，4–6小时为对数生长期，6–10小时为稳定期，10–24小时为衰亡期。在酸性耐受实验中，pH 3条件下菌株仍能生长，而pH 2条件下生长受到抑制；在0.1%和0.3%胆盐条件下也显示一定生长能力；高温处理（50°C、60°C、70°C，10分钟）后菌株仍保持良好的生长趋势，推测与芽孢形成有关。基因组注释发现95个与益生特性相关基因，包括34个酸耐受相关基因、13个胆盐耐受基因和11个热耐受基因，其中dnaK基因与表型耐受性一致。

代谢潜力分析

KEGG数据库注释显示XJC-1具有172个与辅因子和维生素代谢相关的基因，CAZy数据库注释显示46个糖苷水解酶（GH）和40个糖基转移酶（GT）基因，这些基因与短链脂肪酸（SCFAs）生产相关。GC-MS分析证实，XJC-1发酵液总SCFAs产量为440.1 mg/L，其中乙酸占95%（418 mg/L），而空白培养基中未检测到SCFAs。

抗菌活性分析

通过antiSMASH平台鉴定出20个次级代谢基因簇，其中6个与bacillaene、bacilysin、bacillibactin等抗菌化合物合成基因簇100%相似。抑菌实验显示，XJC-1菌悬液和菌体混合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有显著抑制效果，对肠炎沙门氏菌抑制较弱，而上清液无抑菌活性。

安全性评估

基因组筛查发现117个耐药基因，但ResFinder分析未检出获得性耐药基因。抗生素药敏试验显示，XJC-1对林可霉素耐药，对环丙沙星中度敏感，对其余8种抗生素敏感。毒力基因分析（VFDB和VirulenceFinder）显示20个潜在毒力相关基因，主要涉及营养代谢和免疫调节，未检出常见食源性病原菌毒力基因和肠毒素基因。

综上所述

综上所述，贝莱斯芽孢杆菌XJC-1表现出良好的胃肠环境耐受性、抗菌活性和安全性，并能产生有益代谢产物SCFAs，具备作为猫用益生菌的应用潜力。全基因组分析为其功能机制提供了分子基础，包括应激耐受、抗菌化合物合成和SCFAs代谢相关基因。尽管研究存在缺乏体内验证、上清液无抑菌活性等限制，XJC-1的发现为宠物益生菌的精准开发和产业应用提供了科学依据，并为替代抗生素、促进猫健康提供了新的微生物资源。