持続可能なサーモン用フィッシュフィードの進展
研究は、サーモンの腸の健康に対する飼料の影響を調査してるよ。
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水産養殖、つまり魚の飼育は、世界の海産物の需要が増える中でますます重要になってきてるんだ。2050年までにこの需要が2倍になるって予測されてる。これに対応するためには、環境に優しい方法で魚を育てる持続可能な方法を見つける必要があるんだ。特に注目されているのは、魚の健康と成長を支えつつ、自然への悪影響を最小限に抑える魚の餌の開発だね。
研究者たちは、魚に直接的な栄養を提供するわけではないけど、腸内の有益な微生物のバランスを整えるのに役立ついろんな餌の成分を探っているんだ。これらの微生物は、魚の健康や消化にとって重要な役割を果たしているよ。こういった成分は、陸上の動物の餌ではすでに一般的なんだけど、今は特にサーモンの養殖で注目されているんだ。
微生物バランス調整用の餌成分
一つの有望な分野は、サーモンの餌に特定の炭水化物を加えること。研究によれば、フルクトオリゴ糖やα-マンノオリゴ糖(酵母由来の糖など)がサーモンの成長に良い影響を与えることが示されているんだ。これらの添加物は、サーモンの腸内の微生物コミュニティに影響を与えて、有益なバクテリアの繁殖を促すんだ。
ラボのテストでは、サーモンの腸を模擬した環境でα-マンノオリゴ糖を加えた結果、微生物の種類が変化し、魚の健康に役立つ有益な酸を生成するバクテリアが増えたんだ。
新たな戦略:微生物指向の繊維
もう一つの革新的なアプローチは、微生物指向の繊維(MDF)の利用。これは、魚の腸内の特定のバクテリアと上手く働くように設計された特別な繊維なんだ。例えば、β-マンナンのような植物由来の繊維は、特定の腸内微生物にとって有益だよ。
ある研究では、ノルウェースプルースからのβ-マンナンの一種が、離乳中の子豚に有益なバクテリアの成長を助けることがわかった。これが魚でも同様の結果をもたらす可能性があるけど、研究はまだ初期段階にあるんだ。
ゲノム情報の不足
サーモンの腸にはどんな有益なバクテリアがいるかの手がかりはあるけど、これらの微生物についての遺伝情報はまだ大きく不足してる。そのギャップが、微生物の変化を通じて魚の健康を改善するために異なる餌の成分がどれだけ効果的かを判断するのが難しくしてるんだ。
潜在的な利点を踏まえて、研究者たちは特定の繊維の効果を調べることにした。これがサーモンの腸内のバクテリアのバランスを変えるのに役立つかを確認するために、コントロール試験を行ったんだ。サーモンの飼育の持続可能性と効率を向上させる方法を見つけられることを期待してたんだ。
研究デザインと方法
この研究では、研究者たちは三種類のMDFの低用量(飼料の0.2%)の影響をテストしたんだ。サーモンの成長段階ごとにサンプルを集めて、これらの食事の変化が腸内微生物や魚の健康にどう影響を与えたかを調査したよ。
魚の体重、長さ、内臓の健康などの主要なパフォーマンス指標(KPI)が記録されたんだけど、結果は、異なる食事がこれらの指標に大きな変化をもたらさなかったんだ。
研究者たちは腸内微生物も分析したけど、様々なバクテリアが存在していることがわかった。ただし、食事の変化による微生物コミュニティの大きな変化は観察されなかったんだ。魚が淡水から塩水に成長するにつれて微生物コミュニティは予想通りに進化したけれど、MDFはこのプロセスに影響を与えていないようだった。
高用量テスト
餌の成分の効果を確かめるために、研究者たちは一つのβ-マンナンの高用量(4%)で別の試験を行ったんだ。この量は他の動物の研究で良い影響を示していたよ。この試験では、腸と腸垂(サーモンの消化システムの重要な部分)の両方を分析したんだ。
結果は、この高用量が腸内の微生物組成に大きな変化をもたらしたことを示してた。一部のバクテリアは増え、他は高い繊維含量に応じて減少した。ただ、これらの変化があったにもかかわらず、魚の全体的な健康や他の代謝指標には有意な違いは見られなかった。
微生物機能と洞察
食事の変化が魚の健康に大きな影響を与えなかったけど、研究者たちはサーモンの腸に存在する微生物の機能に関する貴重な洞察を得たよ。特に、LactobacillusやLimosilactobacillusという特定のバクテリアが複雑な炭水化物を効果的に代謝できることがわかった。この能力は、魚が病気に対抗し、健康を改善するのに役立つかもしれないね。
この研究は、微生物の代謝をより深く理解することが、サーモン養殖の餌設計や戦略に良い結果をもたらす可能性があることを示唆してる。サーモンの腸内の自然なバクテリアに注目することで、魚の健康を向上させる新しい餌添加物を特定できるかもしれないと研究者たちは感じているんだ。
未来の研究への影響
この結果は、基本的なバクテリアの存在を超えた包括的な研究が必要だってことを強調してるよ。初期のテストでは特定の餌成分に期待できる結果が示されたけど、実際の微生物や魚の健康への影響は最小限だったんだ。
この研究は、成功する餌設計は微生物群とその代謝能力に対するしっかりとした理解に基づくべきだと強調しているんだ。今後の試験は、サーモンに自然に存在する微生物に焦点を当て、それらをどう利用してより良い水産養殖の実践につなげられるかを探るべきなんだ。
結論
まとめると、海産物の需要が高まっている中で、持続可能な水産養殖の実践がますます重要になってきている。腸内微生物の変化を通じて魚の健康に良い影響を与える餌成分の研究は期待できるけど、まだ初期段階に留まっているんだ。
特定の繊維の高用量が微生物コミュニティに影響を与えるかもしれないけど、初期の試験ではこれらの成分がサーモンの生理にほとんど影響を及ぼさなかったんだ。
これからは、サーモンの腸内微生物とその機能についての包括的な理解を深めることが重要になるね。この知識が、魚の健康と水産養殖の環境目標を支える効果的で持続可能な餌ソリューションの開発に役立つんだ。
魚の腸内の自然な関係に注目することで、研究者たちはサーモン養殖の実践を改善し、将来の食料安全保障を高める新しい道を切り開くことを期待しているよ。
タイトル: The need for high-resolution gut microbiome characterization to design efficient strategies for sustainable aquaculture production
概要: Microbiome-directed dietary interventions such as microbiota-directed fibers (MDFs) have a proven track record in eliciting responses in beneficial gut microbes and are increasingly being promoted as an effective strategy to improve animal production systems. Here we used initial metataxonomic data on fish gut microbiomes as well as a wealth of a priori mammalian microbiome knowledge on -MOS and {beta}-mannan-derived MDFs to study effects of such feed supplements in Atlantic salmon (Salmo salar) and their hitherto poorly characterized gut microbiomes. Our multi-omic analysis revealed that the investigated MDFs (two -mannans and an acetylated {beta}-galactoglucomannan), at a dose of 0.2%, had negligible effects on both host gene expression, and gut microbiome structure and function under studied conditions. While a subsequent trial using a higher (4%) dietary inclusion of {beta}-mannan significantly shifted the gut microbiome composition, there were still no biologically relevant effects on salmon metabolism and physiology. Only a single Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia (BCP) population demonstrated consistent and significant abundance shifts across both feeding trials, although with no evidence of {beta}-mannan utilization capabilities or changes in gene transcripts for producing metabolites beneficial to the host. In light of these findings, we revisited our omics data to predict and outline novel and potentially beneficial endogenous lactic acid bacteria that should be targeted with future, conceivably more suitable, MDF strategies for salmon. IMPORTANCEThis study focuses on the potential of MDFs to improve aquaculture production. Despite preliminary 16S rRNA amplicon data suggested that populations in the salmon gut microbiome could utilize structurally complex mannans, our findings indicates that endogenous microbes could not metabolize it, nor the host responds to its dietary inclusion, at least not under the trial conditions investigated in this study. We highlight that high-resolution and host-specific microbiome characterization can greatly improve trial design and selection of candidate MDFs for future nutritional interventions. Understanding the intricate interplay between host and its gut microbiome is paramount in studies seeking to leverage endogenous microbial communities to benefit the host. While each new condition, whether it is a disease onset or a nutritional stressor, has the potential to profoundly reshape the microbial diversity, composition and outputs, the functional microbiome information gained under healthy conditions represent a pivotal step towards designing more effective trials involving microbiome-reprogramming feed additives. Overall, we envisage that these results will lead to improved focus on coupling fundamental microbiome characterization to the design of next-generation feeds for salmon aquaculture.
著者: Sabina Leanti La Rosa, S. Gupta, A. V.-P. de Leon, M. Kodama, M. Hötzinger, C. G. Clausen, L. Pless, A. Verissimo, B. Stengel, V. Calabuig, R. Kvingedal, S. Skugor, B. Westereng, T. N. Harvey, A. Nordborg, S. Bertilsson, M. T. Limborg, T. Morkore, S. R. Sandve, P. B. Pope, T. R. Hvidsten
最終更新: 2024-03-03 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582783
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.29.582783.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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