Probiotics are live microorganisms that potentially confer beneficial outcomes to host by modulating gut microbiota in the intestine. The aim of this study was to comprehensively investigate effects of probiotics on human intestinal microbiota using 454 pyrosequencing of bacterial 16S ribosomal RNA genes with an improved quantitative accuracy for evaluation of the bacterial composition. We obtained 158 faecal samples from 18 healthy adult Japanese who were subjected to intervention with 6 commercially available probiotics containing either Bifidobacterium or Lactobacillus strains. We then analysed and compared bacterial composition of the faecal samples collected before, during, and after probiotic intervention by Operational taxonomic units (OTUs) and UniFrac distances. The results showed no significant changes in the overall structure of gut microbiota in the samples with and without probiotic administration regardless of groups and types of the probiotics used. We noticed that 32 OTUs (2.7% of all analysed OTUs) assigned to the indigenous species showed a significant increase or decrease of ≥10-fold or a quantity difference in >150 reads on probiotic administration. Such OTUs were found to be individual specific and tend to be unevenly distributed in the subjects. These data, thus, suggest robustness of the gut microbiota composition in healthy adults on probiotic administration.

Lactobacillus reuteri is a heterofermentative lactic acid bacterium that naturally inhabits the gut of humans and other animals. The probiotic effects of L. reuteri have been proposed to be largely associated with the production of the broad-spectrum antimicrobial compound reuterin during anaerobic metabolism of glycerol. We determined the complete genome sequences of the reuterin-producing L. reuteri JCM 1112T and its closely related species Lactobacillus fermentum IFO 3956. Both are in the same phylogenetic group within the genus Lactobacillus. Comparative genome analysis revealed that L. reuteri JCM 1112T has a unique cluster of 58 genes for the biosynthesis of reuterin and cobalamin (vitamin B12). The 58-gene cluster has a lower GC content and is apparently inserted into the conserved region, suggesting that the cluster represents a genomic island acquired from an anomalous source. Two-dimensional nuclear magnetic resonance (2D-NMR) with 13C3-glycerol demonstrated that L. reuteri JCM 1112T could convert glycerol to reuterin in vivo, substantiating the potential of L. reuteri JCM 1112T to produce reuterin in the intestine. Given that glycerol is shown to be naturally present in feces, the acquired ability to produce reuterin and cobalamin is an adaptive evolutionary response that likely contributes to the probiotic properties of L. reuteri.

Abstract Gut commensals are linked to neurodegenerative diseases, yet little is known about causal and functional roles of microbial risk factors in the gut–brain axis. Here, we employed a pre-clinical model of multiple sclerosis in mice harboring distinct complex microbiotas and six defined strain combinations of a functionally-characterized synthetic human microbiota. Discrete microbiota compositions resulted in different probabilities for development of severe autoimmune neuroinflammation. Nevertheless, assessing presence or the relative abundances of a suspected microbial risk factor failed to predict disease courses across different microbiota compositions. Importantly, we found considerable inter-individual disease course variations between mice harboring the same microbiota. Evaluation of multiple microbiome-associated functional characteristics and host immune responses demonstrated that the immunoglobulin A-coating index of Bacteroides ovatus before disease onset is a robust individual predictor for disease development. Our study highlights that the “microbial risk factor” concept needs to be seen in the context of a given microbial community network, and host-specific responses to that community must be considered when aiming for predicting disease risk based on microbiota characteristics.

Abstract Loquat canker, caused by Pseudomonas syringae pv. eriobotryae , is a bacterial disease that infects loquat ( Eriobotrya japonica ) and has been reported in several countries. Three pathotypes, A, B, and C, have been reported in Japan. The loquat cultivar ‘Champagne’ is resistant to the loquat canker group C and possesses a qualitative trait governed by a recessive homozygous pse-c gene located on Linkage Group 3 (LG3), and quantitative traits located at unidentified loci. In this study, we identified novel quantitative trait loci (QTL) regions for resistance to group C in this cultivar. A seedling population with ‘Tanaka’ ( Pse-c / Pse-c ) crossed with ‘Champagne’ ( pse-c / pse-c ) was tested. The genetic map of ‘Champagne’ includes a total of 1,016 SNP markers mapped across 17 LGs, covering a total distance of 1,301 cM and an average marker density of 1.4 cM/locus. In addition to minor potential QTLs, the major QTL for resistance to loquat canker group C was detected in the upper region of LG14, with the QTL contributing 6.9% to the disease index. The results of this study open new possibilities for resistance breeding against this disease. Highlights. A total of 1,016 SNP markers were mapped on a linkage map consisting of 17 linkage groups with a total distance of 1,301 cM. QTL analysis revealed a novel resistance QTL region in ‘Champagne’ against loquat canker group C in the upper part of the LG14. The identified QTLs in this study provide new possibilities for resistance breeding in loquat.

Dietary fibers can alter microbial metabolic output in support of healthy immune function; however, the impact of distinct fiber sources and immunomodulatory effects beyond short-chain fatty acid production are underexplored. In an effort to discern the effects of diverse fibers on host immunity, we employed five distinct rodent diets with varying fiber content and source in specific-pathogen-free, gnotobiotic (containing a 14-member synthetic human gut microbiota), and germ-free mice.