背景技术
驴驹腹泻是在一种常见疾病,多发于 1~2 月龄驴驹,主要表现为水样腹泻、脱水等症状,致病菌、病毒、营养缺乏、消化不良等多种原因均可导致该病。驴驹大肠杆菌腹泻和换料应激造成的腹泻较为常见,敏感抗生素治疗对于大肠杆菌腹泻有效但对换料应激型腹泻 无效,而且抗生素具有导致细菌耐药的潜在风险。也有用细菌疫苗预防该病的方法,但大肠 杆菌血清型众多,细菌疫苗的效果很难保证。
考虑到上述两种腹泻均涉及肠道内菌群的失衡,而益生菌具有抑制有害菌、调节肠 道菌群平衡、促进消化吸收、提高免疫力等优势,因此,具有应用潜力。短小芽孢杆菌和植 物乳杆菌均为中国农业部《饲料添加剂品种目录》中允许使用的微生物,适用范围是养殖动 物。一般认为,本动物来源的益生菌具有更好的应用价值,但国内的短小芽孢杆菌主要来源 于植物,仅刘宇(2019)报道了其分离到一株抑制金黄色葡萄球菌的驴源短小芽孢杆菌,但 未应用于驴驹腹泻的防治。
短小芽孢杆菌治疗动物腹泻的案例未见报道,仅见拌料长期饲喂,预防猪、鸡腹泻的报道,如何快速起效是一大难题。申请号为 CN201811453413.X 的专利,将猪源短小芽孢杆菌制剂,连续饲喂仔猪 45 天,降低腹泻率 1.2% 。已授权的 CN201410490006.1 、CN201410360547.2、CN201310637594.2 专利,将短小芽孢杆菌制剂,饲喂仔猪连续 30 天、35 天、24 天,腹泻率显著降低。已授权的 CN201110416416.8 专利,将牛源短小芽孢杆菌制 剂,拌料连续饲喂断奶仔猪 30 天,降低了腹泻率。已授权的 CN200410042741.2 专利,将短 小芽孢杆菌制剂,长期拌料饲喂猪和鸡,降低了腹泻率。目前,尚未见到短小芽孢杆菌对驴 驹腹泻的预防或治疗效果报道,也未见驴源短小芽孢杆菌防治动物腹泻的报道。
益生菌活菌制剂要转化为产品上市,必须有可控的产品质量标准,其中关键的检测 项是有效成分的含量,即益生菌的活菌数。众多获授权的专利无法转化为上市产品,是因为 没有建立每一种益生菌的计数检测方法,无法验证配方中有效活菌的添加量,导致质量不可
控。不能建立活菌制剂中每一种益生菌的活菌计数方法的难点是,常用培养基会生长多种益
生菌,难以分别培养。以短小芽孢杆菌为例,其在普通营养琼脂、LB 培养基、MRS培养基 都能生长,而植物乳杆菌等兼性厌氧菌也是如此。单独培养芽孢菌的方法常见,就是通过加 热的方法,杀死不耐热菌,而保留芽孢,可进行培养、计数。目前,尚未见到某种培养基能 让植物乳杆菌在常规条件下生长而不生长短小芽孢杆菌。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一株自健康驴粪便中分离的短小芽孢杆菌,通过16s rDNA 结合生理生化鉴定进一步确定,所述的短小芽孢杆菌命名为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus);通过研究得到本申请的短小芽孢杆菌对驴驹腹泻的预防或治疗有很好的效果。最 后将短小芽孢杆菌(CGMCC No: 18026)与市售的植物乳杆菌、葡萄糖进行组合,制备复合 菌剂,治疗驴驹腹泻。
一株驴源短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus),该菌株已于 2019 年 6 月 25 日送至中国微生物菌种保藏管 理委员会普通微生物中心进行保藏,保藏编号为:CGMCC No:18026,地点:中国微生物菌 种保藏管理委员会普通微生物中心。
上述驴源短小芽孢杆菌自健康驴粪便中分离。
上述驴源短小芽孢杆菌在制备治疗驴驹腹泻的药物上的应用。
一种驴源短小芽孢杆菌与益生菌配伍在制备治疗驴驹腹泻的药物上的应用。
优先地,一种短小芽孢杆菌与植物乳杆菌、葡萄糖组合,制备复合菌剂。
上述复合菌剂中短小芽孢杆菌和植物乳杆菌的鉴别培养计数方法,每 1L 培养基中加 入含量为 674~786μg/mg 硫酸阿米卡星 0.5-1.5g。
具体实施方式
实施例 1
驴源短小芽孢杆菌的分离 取健康驴的新鲜成形粪便。在超净工作台中,用烧红的解剖刀将粪便表面灼烧 2-3 次后,切 开小口,将无菌接种环插入粪便内部,划线接种于普通营养琼脂培养基,37℃培养 48h。挑 取表面有白色褶皱的单菌落,划线接种,纯化 2-3次。显微镜检,无杂菌,送样进行菌种鉴定。
实施例 2
短小芽孢杆菌的鉴定结果
(1)菌落特征:短小芽孢杆菌的菌落大小中等,呈白色蜡状,边缘不整齐,干燥,有皱 褶。菌体镜检特征:菌体细杆状,鞭毛侧生,孢子内生,革兰氏阳性。见图 1。
(2)生理生化实验
表 1 短小芽孢杆菌生化鉴定结果
(3)16S rRNA 鉴定结果
用通用引物 7F 和 1540R 扩增菌株 16S rRNA 部分序列后送至北京擎科新业生物技术有限公 司测序,获得长度为 1426 bp 的基因序列:
CTTCCCCCAATCATCTGCCCACCTTCGGCGGCTGGCTCCATAAAGGTTACCTCACCGACT TCGGGTGTTGCAAACTCTCGTGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACGTAT TCACCGCGGCATGCTGATCCGCGATTACTAGCGATTCCAGCTTCACGCAGTCGAGTTGCA GACTGCGATCCGAACTGAGAACAGATTTGTGGGATTGGCTAAACCTTGCGGTCTCGCAG CCCTTTGTTCTGTCCATTGTAGCACGTGTGTAGCCCAGGTCATAAGGGGCATGATGATTT GACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCACCGGCAGTCACCTTAGAGTGCCCAACTG AATGCTGGCAACTAAGATCAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCAC GACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACTCTGTCCCCGAAGGGAAAGCCC TATCTCTAGGGTTGTCAGAGGATGTCAAGACCTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAAT TAAACCACATGCTCCACCGCTTGTGCGGGCCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAGTCTTG CGACCGTACTCCCCAGGCGGAGTGCTTAATGCGTTAGCTGCAGCACTAAGGGGCGGAA ACCCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAATCCTGT TCGCTCCCCACGCTTTCGCTCCTCAGCGTCAGTTACAGACCAGAGAGTCGCCTTCGCCA CTGGTGTTCCTCCACATCTCTACGCATTTCACCGCTACACGTGGAATTCCACTCTCCTCTT CTGCACTCAAGTTTCCCAGTTTCCAATGACCCTCCCCGGTTGAGCCGGGGGCTTTCACATCAGACTTAAGAAACCGCCTGCGAGCCCTTTACGCCCAATAATTCCGGACAACGCTTGC CACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGGTTAGGTACC GTCAAGGTGCAAGCAGTTACTCTTGCACTTGTTCTTCCCTAACAACAGAGCTTTACGATC CGAAAACCTTCATCACTCACGCGGCGTTGCTCCGTCAGACTTTCGTCCATTGCGGAAGA TTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATC ACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTCGCCTTGGTGAGCCGTTACCTCACCAACTAGCTA ATGCGCCGCGGGTCCATCTGTAAGTGACAGCCGAAACCGTCTTTCATCCTTGAACCATG CGGTTCAAGGAACTATCCGGTATTAGCTCCGGTTTCCCGGAGTTATCCCAGTCTTACAGG CAGGTTACCCACGTGTTACTCACCCGTCCGCCGCTAACATCCGGGAGCAAGCTCCCTT
利用 DNAMAN 软件进行系统进化树分析,结果见图 2,发现分离菌株菌株与短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)聚为一类,与生理生化测定结论一致。
实施例 3 短小芽孢杆菌的产酶能力
在市售普通营养琼脂培养基中分别加入 1%酪蛋白、1%羧甲基纤维素钠、1%可溶性淀粉, 制备三种培养基,用于筛选短小芽孢杆菌的产蛋白酶、产纤维素酶、产淀粉酶性能。通过培 养观察,发现短小芽孢杆菌产蛋白酶,而不产纤维素酶和淀粉酶。
实施例 4 短小芽孢杆菌的抑菌活性
应用牛津杯法,检测短小芽孢杆菌对金黄色葡萄球菌(本实验室保藏)、大肠杆菌(CMCC 44103)、沙门氏菌(CGMCC No: 18046)抑菌活性,结果均无抑菌作用。
实施例 5 短小芽孢杆菌的生长曲线
挑取短小芽孢杆菌单菌落,接种 LB 液体培养基,置摇床内,120r/min,震荡培养48h,每 6h 采样检测活菌数,生长曲线见图 4。
实施例 6 短小芽孢杆菌的耐药性
应用纸片扩散法进行药敏试验,测试了短小芽孢杆菌对 24 种药物的敏感性。结果:对抗生 素有良好的敏感性,其中,对林可霉素和头孢他啶耐药,对罗红霉素和氯霉素中敏,对其余 20 种药物均敏感,见表 1。
表 1 驴源短小芽孢杆菌的药敏结果
实施例 6 短小芽孢杆菌菌剂制备方法
(1)短小芽孢杆菌发酵:挑取短小芽孢杆菌斜面,接种 LB 液体三角瓶,37℃摇床培养 24h,活菌计数≥10 亿 CFU/ml,得种子液;种子液按 2%的比例接种发酵培养基,通氧气, 开启搅拌,37℃培养 36h~48h,检测芽孢生成率 90%以上,活菌计数≥10 亿 CFU/ml,终止 发酵;10000rpm 连续离心,收集沉淀,加入葡萄糖、水溶性淀粉等赋形剂,混匀,50~60℃ 烘干,粉碎至全部通过 60 目筛,即为短小芽孢杆菌菌粉,活菌计数不低于 1000 亿CFU/g。 芽孢菌粉稳定性好,经检测,塑料袋内密封、常温放置 2 年,活菌数由 10.6×1010CFU/mL 降至 9.7×1010CFU/mL,下降率<10%,见图5。
(2)制剂一:将短小芽孢杆菌菌粉、柠檬酸(2.5%-10%)、低聚异麦芽糖(10%- 20%)、葡萄糖混合均匀,即得。短小芽孢杆菌活菌计数 10~100 亿 CFU/g。
(3)制剂二:将短小芽孢杆菌、植物乳杆菌、柠檬酸(2.5%-10%)、低聚异麦芽糖(10%-20%)、葡萄糖混合均匀,即得。短小芽孢杆菌活菌计数 10-100 亿 CFU/g,植物乳杆菌活菌计数 10-50 亿 CFU/g。
实施例 7短小芽孢杆菌和植物乳杆菌鉴别培养计数方法
对短小芽孢杆菌和植物乳杆菌分别进行药敏试验,结果:未发现短小芽孢杆菌耐药而植物乳 杆菌敏感的药物;发现短小芽孢杆菌对依诺沙星、阿米卡星敏感,而植物乳杆菌对二者耐 药,因此这两种药物可作为抑菌剂加入培养基,用来鉴别培养两种益生菌(植物乳杆菌生 长、短小芽孢杆菌不生长)。见表 2。
表 2 植物乳杆菌的药敏结果
(1)植物乳杆菌培养基(含阿米卡星):取市售 MRS 固体培养基,按说明书配制 1L培养基,灭菌,冷却至 80℃以下,加入硫酸阿米卡星(含量 674~786μg/mg) 0.5-1.5g。
注意:当阿米卡星添加量超过 1.5g 时,将同时抑制短小芽孢杆菌和植物乳杆菌,添 加量<0.5g 时,对短小芽孢杆菌无法完全抑制,因此阿米卡星添加量应准确控制。
(2)短小芽孢杆菌培养基:取市售 LB 固体培养基即可。但应将复合菌剂加水后,经 90℃加热 10min,杀灭植物乳杆菌后,再进行短小芽孢杆菌活菌数的测定。
(3)检测方法:称取复合菌剂共 2 份(每份 10g),分别加入带玻璃珠的盛有 90mL稀释液的三角瓶中;其中一份 90℃加热 10min,置于摇床上 200R/min 震荡 30min,为短小 芽孢杆菌待测母液;另一份不作处理,置于摇床上 200R/min 震荡 30min,即为植物乳杆菌 待测母液。分别吸取短小芽孢杆菌或植物乳杆菌待测母液,用稀释液稀释,分别得到1:103、1:104、……1:109 等浓度。分别吸取适宜稀释梯度的菌液 100μL,均匀涂布于培养基 平板表面;取 3 个适宜的稀释度,每个稀释度重复 3 次,同时用稀释液作为空白对照。倒置 培养皿,37℃静置培养 36-48h。菌落计数结果计算:每克样品的活菌数(CFU/g)=菌落平 均数×稀释倍数。
实施例 8 防治驴驹腹泻试验
试验地点:山东聊城某规模化驴场,出现腹泻症状的驴驹 75 头,体重 50-60kg,随机分为 5 组,每组 15 头,1 组用制剂一加少量水溶解,每头驴灌服短小芽孢杆菌 50亿 CFU;2 组用 制剂二,灌服剂量以短小芽孢杆菌计,50 亿 CFU/头,3 组用市售饲料添加剂枯草芽孢杆 菌,每头驴灌服枯草芽孢杆菌 50 亿 CFU;4 组灌服使用白头翁散,10g/头;5 组使用 10%盐 酸环丙沙星注射液,每 10kg 体重肌肉注射 1.25ml;每天使用 1 次,治疗周期为 5 天。
试验结果:见表 3。制剂一和二分别降低了腹泻率 60.0%和86.7%,中药和抗生素组 各降低腹泻率 53.3%,市售饲料添加剂枯草芽孢杆菌效果较差。说明短小芽孢杆菌可降低驴 驹腹泻率,尤其是与植物乳杆菌配伍后,效果更加明显。益生菌效果更好,原因可能是驴驹 在该阶段饲料发生改变,造成消化不良,而益生菌有助于体内正常菌群的建立,促进了饲料的消化吸收。
表 3 短小芽孢杆菌制剂防治驴驹腹泻的效果