反刍动物胃肠道微生物多样性研究进展

反刍动物胃肠道中庞大而复杂的微生物群落对饲料利用和宿主自身代谢有深远的影响。胃肠道微生物群落在亚种或菌株水平上表现出极大的多样性。研究反刍动物胃肠道微生物多样性有助于了解其结构、功能、影响因素以及可能的调控措施。但是,80%~90%的胃肠道微生物仍然无法培养,构成了反刍动物胃肠道微生物研究的瓶颈,分子生物学和生物信息学的快速发展为这个问题的解决提供了新的机遇。     

瘤胃甲烷调控方法评述

反刍动物释放的甲烷不仅消耗6％～10％的能量摄入,而且是重要的温室效应气体。过去20多年以来,研究人员围绕瘤胃甲烷生成及其调控展开了大量的研究,目前采取的主要措施包括：（1）提供电子释放新途径;（2）利用疫苗、生物控制剂（噬菌体和细菌素）以及化学抑制剂等抑制产甲烷菌,以及（3）去原虫、添加植物提取物或有机酸等促进产乙酸菌增加,降低产甲烷菌可利用的氢。瘤胃生态系统是一个复杂的生态系统,能够将复杂碳水化合物转化成为挥发性脂肪酸,这个过程部分依赖于甲烷的生成和氢的消耗。因此,虽然各种调控措施能够在短期内抑制甲烷生成,但瘤胃微生态系统能够恢复原有的甲烷生成水平,这表明我们对瘤胃中氢代谢仍然认识不足。进一步提高对瘤胃内氢和甲烷生成的微生物生化机制的了解,有助于我们找到有效的甲烷调控措施。     

沙葱对牛瘤胃体外发酵参数和产气量的影响

目的探究添加沙葱对牛瘤胃体外发酵和产气量的影响。方法实验分为对照组(以玉米秸秆为发酵底物)和沙葱处理组(在发酵底物中添加沙葱),每组设置3个重复,于不同时间节点记录2组的产气量,并在发酵72 h后对发酵液的pH值、氨态氮以及挥发性脂肪酸进行测定。结果 12、24和72 h时,2组产气量具有一定差异,在12 h时沙葱处理组显著高于对照组(t=3.717,P=0.020 5),而24 h及72 h时沙葱组产气量极显著高于对照组(t=4.832,P=0.008 5;t=4.953,P=0.007 7)。发酵72 h时对发酵液pH值及氨态氮进行测量发现沙葱组pH值显著高于对照组(t=3.949,P=0.017 0),而对照组的氨态氮含量极显著高于沙葱组(t=-4.806,P=0.009 0)。2组挥发性脂肪酸的含量差异无统计学意义。结论在体外发酵条件下添加沙葱对瘤胃微生物发酵状态具有一定的调节作用,沙葱作为反刍动物使用的植物提取物饲料添加剂具有潜在价值。     

分子生物学技术在瘤胃原虫研究中的应用

瘤胃原虫是瘤胃微生物的重要组成部分,它们直接影响饲料中碳水化合物、含氮物质、矿物质和维生素的消化和利用。分子标记和基于小亚基核糖雄RNA的分子生物学技术可以在基因和分子水平上为研究瘤胃原虫提供可靠而丰富的依据。有必要应用此技术,深入研究瘤胃原虫功能,及其与其他瘤胃微生物的互作。     

瘤胃微生物元基因组来源的新的组成型启动子获取

【目的】自极端环境来源的微生物的基因组中筛选新型的可用于合成生物学底盘细胞设计的启动子元件。【方法】本研究以含有绿色荧光蛋白结构基因和核糖体结合位点的探针型质粒pUC18-GFP为载体,通过构建瘤胃微生物元基因组质粒文库,从文库中快速高效筛选具有启动子功能的DNA片段。并且通过基于神经网络的启动子预测分析,获得可能的启动子区域。以绿色荧光蛋白和施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri来源的麦芽四糖淀粉酶作为报告基因验证所获得的新启动子片段的功能。【结果】我们从约3750个转化子中筛选到22条具有组成型启动子功能的DNA片段。这些片段与NCBI数据库中已报道的基因序列同源性较低,启动效率高低不等。我们通过启动子预测和亚克隆的方法获得两条全新的启动子片段RFa1p2 (76 bp)和RFb4p (547 bp)。此新的组成型启动子可以在不添加任何诱导剂的情况下启动异源蛋白在大肠杆菌基因工程菌中高效表达。     

瘤胃纤维素降解细菌的研究进展

反刍动物瘤胃是自然界中最有效的纤维素降解系统，其纤维素降解能力主要源于寄居于其中的纤维素降解细菌、真菌和原虫。其中，瘤胃纤维素降解细菌因数量庞大、种类繁多以及代谢途径丰富，在木质纤维素降解及利用方面发挥着重要作用。本文综述了国内外瘤胃纤维素降解细菌的种类，分析了瘤胃纤维素降解细菌的特性；阐述了瘤胃纤维素降解细菌通过纤维小体对纤维素的降解过程，以及瘤胃微生物之间的相互作用和相互制约关系；简述宏组学技术在开发新纤维素降解菌和新纤维素酶方面的应用，旨在为进一步研究纤维素降解细菌的降解机理，开发新的纤维素菌种和酶资源提供新的思路。     

藏羊瘤胃内容物浸泡对11种高寒草甸植物种子萌发的影响

为明确藏系绵羊对青藏高原高寒草甸植物种子萌发特性的影响,利用藏羊瘤胃内容物对11种青藏高原东北缘常见植物种子浸泡处理12、24、36、48、60和72 h后进行萌发试验.结果表明:供试11种高寒草甸植物种子的萌发因藏羊瘤胃内容物处理时间、种皮(果皮)完整性以及植物不同而异.划破种皮的黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、去除果皮的无脉苔草(Carex enervis)、完整或去除果皮的草玉梅(Anemone rivularis)种子经藏羊瘤胃内容物分别处理12、12、12 ～ 36 h的发芽率显著高于对照(P＜0.05).藏羊瘤胃内容物处理均显著抑制了破皮和完整的垂穗披碱草(Elymus nutans)、甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)、醉马草(Achnatherum inebrians)、冷地早熟禾(Poa crymophila)、阴山扁蓿豆(Medicago ruthenia var.inschanica)种子的发芽率.短时间处理对矮生嵩草(Kobresia humilis)、酸模(Rumex acetosa)、西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)种子发芽率无影响而长时间则表现出抑制作用.破皮(划破种皮或去除果皮)种子的萌发响应比完整种子敏感,而完整种子变化趋势则相对平缓.短时间处理提高了去除果皮的草玉梅(12 ～24 h)、无脉苔草(12 h)和划破种皮黄花棘豆(12 h)种子的发芽指数(P＜0.05);随着处理时间的延长,发芽指数呈逐渐减小趋势.藏羊瘤胃内容物浸泡处理对高寒草甸种子萌发有促进、抑制和无影响3种作用,继而潜在影响高寒草甸幼苗的形态建成、种间竞争和群落结构.     

荷斯坦奶牛瘤胃微生物元基因组BAC文库的构建与分析

采用未培养技术和脉冲场电泳技术直接从瘤胃微生物提取到大小在2Mb左右混合微生物DNA,经HindⅢ不完全酶切获得50～100kbDNA片段,将其连接在pCC1BAC载体上,转化E.coliEPI300,得到瘤胃微生物BAC文库,经对文库的鉴定分析,该文库的平均插入片段54.5kb,空载体率小于2%,库容837Mb,共保存15360个克隆。通过对该文库进行部分酶活性筛选,获得具有淀粉酶活性的克隆16个;纤维素酶活性的克隆26个,而且能降解纤维素的克隆中25个呈现多酶活性。这些结果表明该文库具有重要研究价值。     

瘤胃甲硫氨酸降解菌的分离及其16 S rDNA全序列分析

为分析研究山羊瘤胃液中甲硫氨酸降解菌群的物种资源,对经分离纯化获得的一株甲硫氨酸降解菌MB6-1,采用PCR方法扩增其16 S rDNA基因,并测定其基因的核苷酸全序列。基于16 S rDNA序列的同源性比较和系统发育学分析(ribosomal database projectⅡ;简称RDPⅡ数据库),发现MB6-1可能是普罗威登斯菌属(Providencia)中的一个新种。菌株MB6-1的16 S rDNA序列已经被GenBank数据库收录,其序列号为DQ436917。     

降解有毒的含羞草素和二羟基吡啶化合物瘤胃细菌

从有食银合欢不引起中毒症状的我国广西北海市涠洲岛的黄牛瘤胃中,分离了４株厌氧细菌。经高效液相色谱分析证实,菌株ＢＲ－１,ＢＲ－２,ＢＲ－５和ＢＲ－７能降解有毒的含羞草素、３－羟基－４（１氢）吡啶酮（３,４ＤＨＰ）和２,３－二羟基吡啶（２,３ＤＨＰ）。在宿主体外进行纯菌和混菌液体培养。３天分别降解含羞草素４４－５９％,３,４ＤＨＰ３０－４７％和２,３ＤＨＰ５８－６０％。经分类鉴定,确定为三个种：ＢＲ