Efectele frontierelor dietei asupra microbiomului enteric al somnului care mănâncă lemn Panaque nigrolineatus

Simbioze microbiene

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Interacțiuni între diete, microbiota intestinală și metabolismul gazdei Vizualizați toate cele 55 de articole

Editat de
Jie YIN

Colegiul de știință și tehnologie a animalelor, Universitatea Agricolă din Hunan, China

Revizuite de
Woo Jun Sul

Universitatea Chung-Ang, Coreea de Sud

Weida Gong

Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill, Statele Unite

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

asupra

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Maryland, județul Baltimore, Baltimore, MD, Statele Unite
  • 2 Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Portsmouth, Portsmouth, Regatul Unit
  • 3 Departamentul de biotehnologie marină, Universitatea din Maryland, județul Baltimore, Baltimore, MD, Statele Unite

Introducere

Somnul amazonian Panaque nigrolineatus consumă cantități mari de lemn ca parte a dietei sale, trăsătură împărtășită unui număr limitat de specii de pești înrudite (Schaefer și Stewart, 1993). În funcție de condițiile de mediu, P. nigrolineatus își poate regla comportamentul de hrănire, comutând între comportamentele de hrănire xilivor („care mănâncă lemnul”), detritivor și erbivor. În timp ce morfologiile maxilarului și ale dinților par a fi bine adaptate pentru consumul de lemn (Geerinckx și colab., 2007; Adriaens și colab., 2008), alte caracteristici, cum ar fi lungimea tractului gastrointestinal, suprafața microviliștilor și timpul de retenție a intestinului sunt incompatibile cu dieta dependentă în primul rând de consumul de lemn (German, 2009; German și colab., 2010). S-a emis ipoteza că aportul de lemn poate avea un avantaj selectiv în timpul sezonului uscat amazonian (Araujo-Lima și colab., 1986) sau o consecință a consumului de epifite sau hife fungice. Beneficiile nutriționale ale hrănirii lemnului și ale digestiei ulterioare de către P. nigrolineatus sunt, încă, necunoscute.

Consumul de lemn ca sursă primară de hrană reprezintă multe provocări. Proprietățile fizice și chimice ale majorității pădurilor le fac extrem de recalcitrante și de o valoare nutritivă slabă (Pu et al., 2011). Deși sunt bogate în carbohidrați, acești compuși sunt în mare parte inaccesibili datorită încorporării lor în polizaharide structurale, cum ar fi celuloza și hemicelulozele (Cosgrove, 2005). Natura cristalină a celulozei și prezența altor polimeri structurali ai pereților celulari ai plantelor, cum ar fi lignina, limitează infiltrarea microbiană și exclud apa, făcând mediul nepropice hidrolizei enzimatice (Cosgrove, 2005; Grabber, 2005). Pe lângă aceste provocări, lemnul are și un deficit de azot; conținutul de azot din pădurile amazoniene este în mod regulat sub 0,5% (Martius, 1992). Pentru a depăși această deficiență, multe organisme care hrănesc lemnul vor consuma, de asemenea, surse de nutrienți care nu sunt din lemn sau se vor baza pe activitatea microorganismelor enterice pentru a furniza compuși reduși de azot (Raychoudhury și colab., 2013; Gruninger și colab., 2016; Mikaelyan și colab., 2017). Cu câteva excepții, achiziția de nutrienți de către consumatorii de lemne este mediată de comunitatea lor microbiană enterică, care eliberează zaharuri asimilatoare și generează compuși azotați (Tokuda și colab., 2014; Cragg și colab., 2015).

Comunitatea bacteriană enterică a P. nigrolineatus s-a dovedit că posedă un microbiom unic, cu potențialul de a ajuta degradarea lignocelulozei și de a efectua fixarea biologică a azotului (McDonald și colab., 2012). În aceste comunități sunt incluse mai multe specii de Rhizobiales, Flavobacteriales, Legionellales, Burkholderiales și Clostridiales. Au fost identificate comunități distincte în partea din față, mijlocie și posterioară a peștilor, în ciuda oricăror caracteristici anatomice bine definite (de exemplu, sfinctere sau cecum) care delimitează aceste regiuni. O comunitate fungică diversă și distinctă locuiește și este asociată cu degradarea celulozei din tractul gastrointestinal (Marden și colab., 2017). Analizele bazate pe cultură și testele biochimice au confirmat prezența unei comunități lignocelulozolitice și diazotrofice (Watts și colab., 2013; McDonald și colab., 2015). Aceste analize sugerează că o cantitate considerabilă de hrănire metabolică microbiană poate apărea în tractul gastro-intestinal al peștilor, unde carbohidrații sunt eliberați de speciile celulolitice și consumați de utilizatorii necelulozici. În comparație cu comunitatea celulolitică, comunitatea diazotrofică enterică era mai puțin diversă și era formată din Rhizobiales și fixatori de azot cunoscuți Clostridium (McDonald și colab., 2015).