همسانه‌سازي و بيان آنزيم نوتركيب اندو 1و4 بتا زايلاناز در سويه origami و بررسي اثرات مكمل آنزيم ميكروبي بر عملكرد جوجه‌هاي گوشتي

Cloning and expression of recombinant endo 1,4 β xylanase in origami strain and evaluation of microbial enzyme supplementation effects on broiler performance

هدف: امروزه، از جمله روش‌هاي كاهش هزينه توليد در واحدهاي صنعتي مرغداري، جايگزين نمودن غلات مقرون به صرفه همچون گندم، به جاي اقلام ذرت در جيره غذايي طيور مي‌باشد. اما، وجود پلي‌ساكاريدهاي غيرنشاسته‌اي در ديواره سلولي گندم، در هر صورت جذب مواد غذايي توسط طيور را با محدوديت اجتناب ناپذير مواجه نموده است. در اين راستا، يكي از روش‌هاي حذف پلي‌ساكاريدهاي غيرنشاسته‌اي استفاده از افزودني آنزيم زايلاناز در جيره‌هاي فرموله شده مبتني بر گندم مي‌باشد. بدين منظور، هدف از اين آزمايش همسانه‌سازي آنزيم نوتركيب زايلاناز و بررسي اثرات آن بر عملكرد جوجه‌هاي گوشتي تغذيه شده با جيره بر پايه گندم مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، در گام نخست، ژن زايلاناز، به عنوان آنزيم تجزيه‌كننده پلي‌ساكاريدهاي غيرنشاسته‌اي موجود در جيره طيور بر پايه گندم، درون پلاسميد pET-21a(+) در باكتري E. coli سويه بياني origami با استفاده از روش شوك حرارتي كلون شد. جهت القاي بيان ژن، از القاگر IPTG استفاده شد و نتيجه بيان بر روي ژل پلي‌اكريل‌آميد SDS-PAGE مشاهده گرديد. سپس در گام دوم، محلول آنزيم نوتركيب زايلاناز به جيره غذايي مجموع 100 قطعه جوجه گوشتي سويه راس 308 در قالب طرح كاملاً تصادفي اضافه شد. در ادامه، همچنين ميانگين افزايش وزن بدن، ميزان ضريب تبديل خوراك و ويسكوزيته محتويات ژژنوم نيز اندازه‌گيري شدند. نتايج: نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه، ژن نوتركيب زايلاناز به سويه origami انتقال يافته و نتايج كلوني PCR حضور باند اختصاصي به طول 966 جفت‌باز را تأييد نمودند. همچنين SDS-PAGE، پروتئين نوتركيب با وزن مولكولي kDa 35 را نشان داد. همچنين، نتايج حاصل از افزودن آنزيم نوتركيب زايلاناز به جيره بر پايه گندم، افزايش در وزن جوجه‌هاي گوشتي و كاهش ميزان ضريب تبديل خوراك و ويسكوزيته را در دوره پاياني و كل دوره نسبت به گروه كنترل در سطح احتمال 5 درصد نشان دادند. نتيجه‌گيري: نتايج پژوهش حاضر، نشان داد كه توليد آنزيم نوتركيب زيلاناز و افزودن آن به عنوان مكمل غذايي در جيره‌هاي بر پايه گندم، توانست با تجزيه آرابينوزايلان‌هاي موجود در ديواره سلولي گندم، سبب افزايش عملكرد جوجه‌هاي گوشتي گردد و وجود آنزيم زايلاناز در جيره ممكن است از عوامل مهم در تقويت رشد جوجه‌هاي گوشتي باشد.

Objective Today, one of the ways to reduce production costs in poultry industrial units is to replace cost-effective grains such as wheat with corn in the poultry diet. However, the presence of non-starch polysaccharides in the cell wall of wheat has inevitably limited the uptake of nutrients by poultry. In this regard, one of the methods to remove non-starch polysaccharides is the use of xylanase enzyme additive in formulated diets based on wheat. For this purpose, the aim of this experiment was to clone the recombinant enzyme xylanase and investigate its effects on the performance of wheat-fed broiler chickens. Materials and methods In current investigation, in the first step, xylanase gene, as a degradation enzyme of non-starch polysaccharides in wheat-based poultry diet, was cloned into plasmid pET-21a (+) in E. coli origami expression strain using heat shock method. IPTG inducer was used to induce gene expression and the expression result was observed on SDS-PAGE. Then, in the second step, the recombinant xylanase enzyme solution was added to the diet of one-hundred Ross 308 broilers in a completely randomized design. Then, the mean body weight gain (BWG), feed conversion ratio (FCR) and viscosity of jejunum contents were also measured. Results The results of present study showed that the recombinant xylanase gene was transferred to origami and the cloning results of PCR confirmed the presence of a specific band of 966 bp. SDS-PAGE also showed a recombinant protein with a molecular weight of 35 kDa. Furthermore, the results of adding recombinant xylanase enzyme to wheat-based diet showed an increase in the weight of broilers and a decrease in feed conversion ratio and viscosity in the final period and the whole period compared to the control group at a probability level of 5%. Conclusions The results of the current research showed that the production of recombinant enzyme xylanase and its addition as a dietary supplement in wheat-based diets could increase the yield of broilers by breaking down arabinosylans in the wheat cell wall and the presence of xylanase enzyme in the diet is known as one of the important factors in enhancing the growth of broilers.