Прикордонний вплив дієти на кишковий мікробіом сома, що харчується деревом, Panaque nigrolineatus

Мікробні симбіози

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Взаємодія між дієтами, мікробіотою кишечника та метаболізмом господаря Переглянути всі 55 статей

Редаговано

Jie YIN

Коледж тваринницьких наук та технологій Хунаньського сільськогосподарського університету, Китай

Переглянуто

Ву Джун Сул

Університет Чунг-Анг, Південна Корея

Вейда Гун

Університет Північної Кароліни в Чапел-Хілл, США

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

• Завантажити статтю
  • Завантажте PDF
  • ReadCube
  • EPUB
  • XML (NLM)
  • Додаткові
    Матеріал
• Експортне посилання
  • EndNote
  • Довідковий менеджер
  • Простий текстовий файл
  • BibTex

ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

• 1 Департамент біологічних наук, Університет штату Меріленд, округ Балтімор, м. Балтімор, США
• 2 Відділ біологічних наук, Університет Портсмута, Портсмут, Великобританія
• 3 Департамент морських біотехнологій, Університет штату Меріленд, округ Балтімор, м. Балтімор, США

Вступ

Амазонський сом Panaque nigrolineatus споживає велику кількість деревини як частину свого раціону, що є властивістю обмеженої кількості споріднених видів риб (Schaefer and Stewart, 1993). Залежно від умов навколишнього середовища, P. nigrolineatus може регулювати свою поведінку під час годівлі, перемикаючись між поведінкою ксилівоядної («поїдання деревини»), детритної та травоїдної поведінки. Хоча морфологія щелепи та зубів добре пристосована для споживання деревини (Geerinckx et al., 2007; Adriaens et al., 2008), інші особливості, такі як довжина тракту ШКТ, площа мікроворсинок та тривалість утримання кишок, несумісні з дієтою залежить переважно від споживання деревини (German, 2009; German et al., 2010). Існує гіпотеза, що споживання деревини може служити вибірковою перевагою під час амазонського сухого сезону (Araujo-Lima et al., 1986) або наслідком споживання епіфітів або грибних гіф. Харчові переваги деревної годівлі та подальшого перетравлення P. nigrolineatus поки що невідомі.

Споживання деревини як основного джерела їжі створює багато проблем. Фізичні та хімічні властивості більшості деревин роблять їх сильно непоступливими та мають низьку харчову цінність (Pu et al., 2011). Незважаючи на те, що ці сполуки багаті вуглеводами, вони в основному важкодоступні через їх включення в структурні полісахариди, такі як целюлоза та геміцелюлози (Cosgrove, 2005). Кристалічна природа целюлози та наявність інших структурних полімерів клітинної стінки рослин, таких як лігнін, обмежують мікробну інфільтрацію та виключають воду, роблячи середовище несприятливим для ферментативного гідролізу (Cosgrove, 2005; Grabber, 2005). На додаток до цих проблем, деревина також має дефіцит азоту; вміст азоту в амазонських лісах регулярно нижче 0,5% (Martius, 1992). Щоб подолати цей дефіцит, багато організми, що харчуються деревиною, також будуть споживати недревесні джерела поживних речовин або покладатися на активність кишкових мікроорганізмів, постачаючи відновлені сполуки азоту (Raychoudhury et al., 2013; Gruninger et al., 2016; Mikaelyan et al., 2017). За кількома винятками, засвоєння поживних речовин поїдачами дерев опосередковується їх ентерогенною мікробною спільнотою, яка вивільняє асимілюючі цукри та утворює азотисті сполуки (Tokuda et al., 2014; Cragg et al., 2015).

Кишково-кишкова бактеріальна спільнота P. nigrolineatus було показано, що він має унікальний мікробіом, який може сприяти деградації лігноцелюлози та проводити біологічну фіксацію азоту (McDonald et al., 2012). До цих спільнот входять кілька видів Rhizobiales, Flavobacteriales, Legionellales, Burkholderiales та Clostridiales. Визначені окремі спільноти в передній, середній та задніх кишках риби, незважаючи на будь-які чітко визначені анатомічні особливості (наприклад, сфінктери або сліпа кишка), що розмежовують ці регіони. Різноманітна та чітка грибна спільнота також мешкає і пов’язана з деградацією целюлози в ШКТ (Marden et al., 2017). Культурні аналізи та біохімічні тести підтвердили наявність лігноцелюлолітичної та діазотрофної спільноти (Watts et al., 2013; McDonald et al., 2015). Ці аналізи дозволяють припустити, що значна кількість мікробного перехресного годування може відбуватися в шлунково-кишковому тракті риб, де вуглеводи виділяються целюлолітичними видами і споживаються нецелюлозними утилізаторами. У порівнянні з целюлолітичним співтовариством, кишково-діазотрофне співтовариство було менш різноманітним і складалося з відомих фіксуючих азот Rhizobiales та Клострідій (Макдональд та ін., 2015).

---