宏基因组学技术在反刍动物瘤胃微生态系统上的应用研究进展

微生物在自然界中广泛存在,除土壤和水中的微生物最多外,其次在农业畜牧业中反刍动物的瘤胃微生态系统中的微生物中所占比例最多。反刍动物瘤胃微生物由于种类繁多,数量巨大,微生物区系之间关系非常复杂,它们之间寄生共生,共同影响宿主的生长发育和机体代谢,所以是反刍动物营养学研究的热点之一。随着分子生物学技术的发展,宏基因组学技术帮助我们揭开了瘤胃微生物群落的真实面貌,有助于挖掘瘤胃微生物基因库并筛选其中的功能基因,使人们对反刍动物瘤胃微生物群落的研究更加方便、透彻。本文综述了近些年应用宏基因组学技术在反刍动物瘤胃微生态群落系统的应用,旨在对瘤胃微生物功能特征进行更深入的研究,为畜牧科学生产及微生物发酵等相关领域的研究提供科学指导。     

基于树叶凋落物分解速率的溪流生态系统健康评价——以广东横石水河为例

用Gessner等提出的树叶凋落物分解模式对横石水河的功能完整性和生态系统健康进行评价,对比了藜蒴和荷木2个树种的树叶凋落物在横石水河各污染样点和未受污染样点的分解速率.结果表明：藜蒴和荷木树叶凋落物在研究区污染样点的分解速率均显著低于清洁样点（P<0.05）;根据Gessner模式,各污染样点的环境得分均为0,而各清洁样点的环境得分均为2,表明横石水河污染河段的健康状态已受到严重破坏.研究区生态系统健康的生物学评价与水质分析结果一致,表明树叶凋落物分解模式是一个合适的评价河流状态的指数.     

一株瘤胃源乳酸利用菌的分离鉴定及其体外代谢特性

【目的】从饲喂高精料的本地山羊瘤胃内分离到一株利用乳酸并能产生大量丙酸的菌株L9,并进一步研究了该菌在调控瘤胃微生物发酵中的作用。【方法】采用厌氧培养技术,结合形态、生理生化特性和16SrRNA基因序列分析结果。【结果】该菌株被鉴定为反刍兽新月形单胞菌（Selenomonas ruminantium）。该菌株体外代谢特性研究表明,L9可利用乳酸作为唯一碳源,该菌在24h内可对90mmol／L的乳酸完全降解。体外摸拟瘤胃急性酸中毒的发酵试验结果表明,以淀粉为底物时,与对照组相比,添加菌株L9可显著降低瘤胃微生物体外培养体系中乳酸浓度,提高pH值,提高总挥发性脂肪酸和丙酸浓度,并显著降低乙酸与丙酸的浓度比（P〈0．05）。【结论】结果显示,菌株L9是一株可代谢乳酸,促进丙酸生成,提高总挥发性脂肪酸浓度的有益瘤胃细菌。     

瘤胃源粪臭素降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

【目的】旨在从绵羊瘤胃中分离粪臭素降解菌,并评估其粪臭素降解能力和生长性能,以期开发适用于反刍动物降臭的直接饲喂微生物。【方法】以绵羊瘤胃液为分离来源,使用含有粪臭素的MSM培养基进行富集和分离,通过细菌菌落形态观察进行初步分类;应用16S rRNA基因扩增、测序及系统发育分析进行物种鉴定;绘制菌株生长曲线,通过HPLC技术测定粪臭素降解曲线。【结果】从绵羊瘤胃液中分离出25株粪臭素降解菌,经菌落形态鉴定选出11株代表菌株进行后续研究。物种鉴定结果显示,MSML2和MSML6属于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）,MSML4、MSML5、MSML7和MSML10属于阿氏普里斯特氏菌（Priestia aryabhattai）,MSML3和MSML11属于污染伯克霍尔德氏菌（Burkholderia contaminans）,MSML1、MSML8和MSML9属于成都假单胞菌（Pseudomonas chengduensis）。其中,MSML5生长速度最快,在约12 h后进入稳定期,稳定期菌体浓度最高;MSML3和MSML8在前16 h生长缓慢,32 h后进入稳定期。在粪...     

利用分子环化技术提高瘤胃微生物木聚糖酶热稳定性

在高温下保持催化活性是工业酶的重要性质。近年来,采用基因工程、蛋白质工程技术提高野生酶进行催化活性或耐热等性质取得了重要进展。文中利用新近建立起来的异肽键介导的SpyTag/SpyCatcher系统对瘤胃微生物来源的木聚糖酶XYN11-6进行分子环化,获得稳定的环化酶C-XYN11-6。在60℃、70℃和80℃下处理10 min,C-XYN11-6的残余活性为81.53%、73.98%和64.41%,分别是相同条件下线性蛋白L-XYN11-6残余活性的1.48、2.92、3.98倍。经60–90℃热处理10 min后,C-XYN11-6仍保持可溶状态,而L-XYN11-6几乎完全聚沉。内源荧光和8-苯胺-1-萘磺酸(8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid,ANS)结合荧光光谱分析显示,较之L-XYN11-6,热处理环境中C-XYN11-6更能够维持其构象稳定。值得注意的是,分子环化提高了C-XYN11-6对0.1–50 mmol/L Ca~(2+)或0.1 mmol/L Cu~(2+)的耐受能力。综上所述,文中利用SpyTag/SpyCatcher系统获得热稳定性和离子稳定性提高的环化酶,为工业酶的分子改良及扩大其在工业领域的应用建立了良好基础。     

瘤胃中木质纤维素降解菌及降解酶基因的研究进展

摘要：反刍动物瘤胃是公认的木质纤维素高效降解的天然反应器,对瘤胃微生物的研究成为开发生物能源的热点领域之一。其研究手段已经从传统的依赖分离培养从瘤胃中获得木质纤维素降解菌,并对降解菌中的木质纤维素降解酶逐一分析,发展到通过基因组/元基因组技术,直接从瘤胃中发现获得大量新的木质纤维素降解酶基因/基因簇,进而探讨其降解的分子机理。已有的研究结果表明,瘤胃微生物降解木质纤维素的过程非常复杂,其中涉及到大量不同种类的微生物、酶及基因/基因簇,随着新分析技术的建立和完善,对这些微生物、酶和基因的研究已取得了诸多进展。本论文综述报道了近期有关该方向的研究进展。     

Real-time PCR法检测日粮中添加小黑麦干酒糟对肉牛瘤胃Prevotella属菌数量的影响

通过在肉牛日粮中添加不同比例的小黑麦干酒糟及其可溶物(TDDGS),运用Real-time PCR方法检测在添加TDDGS后对3种瘤胃普雷沃菌(Prevotella ruminicola、Prevotella brevis和Prevotella bryantii)数量的影响。结果表明,TDDGS组(20%、25%和30%TDDGS)与对照组(CG)相比,瘤胃中P.ruminicola和P.brevis菌数量均有升高,且在20%TDDGS组的数量分别显著升高47倍(P0.05)和794倍(P0.05),而P.bryantii菌数量却有所降低,并且在20%TDDGS组的数量显著降低5倍(P0.05);另一方面,TDDGS组间相比,除了P.ruminicola菌数量在20%和30%TDDGS组间存在显著差异,其余TDDGS组间的3种菌数量差异均不显著。结论是在肉牛日粮中添加20%TDDGS对3种瘤胃普雷沃菌数量都产生了显著影响,3种菌在TDDGS组间的数量变化差异不明显。     

基于18S rRNA基因的PCR/DGGE技术研究山羊瘤胃原虫动态变化

应用PCR/DGGE技术对山羊采食前后瘤胃原虫的多样性随时间的变化进行了研究.采食前和采食后1、2、4和8h分别采集瘤胃内容物样品,对瘤胃原虫特异性的18SrRNA基因经PCR扩增、DGGE电泳分析.结果显示,采食前后DGGE图谱由10条左右清晰可辨的谱带组成,图谱上的泳带反映了瘤胃内的优势原虫,泳带数量和位置的复杂性说明了瘤胃原虫的多样性.并对其中两个优势条带切胶测序,基因序列分析分属于毛口目和内毛目.瘤胃原虫区系相似性分析,采食前为90.5%～94.1%;采食后相似性发生改变,且存在个体差异.多样性指数由采食前的O.82逐渐上升到采食后8h的O.90(P>0.05).DGGE指纹技术有效地反映了不同样品中原虫优势种的组成,并可通过此技术跟踪研究瘤胃原虫区系在不同条件下的动态变化.     

痤疮丙酸杆菌的分离鉴定及其对瘤胃微生物发酵的影响

摘要：【目的】奶牛围产期能量代谢的特点是能量负平衡,瘤胃发酵产生的丙酸是奶牛糖异生供能的主要底物,对预防奶牛能量负平衡具有重要的意义。本研究旨在从健康奶牛瘤胃液中分离、筛选出以产丙酸为主的痤疮丙酸杆菌,研究其瘤胃发酵特性。【方法】无菌采取装有瘤胃瘘奶牛的瘤胃液,按照厌氧菌分离步骤,通过丙酸生成菌株的特异性培养基SLB进行筛选,提取分离菌的基因组DNA,克隆其16S rRNA基因,进行序列测定,分离出一株痤疮丙酸杆菌。通过体内外发酵试验研究痤疮丙酸杆菌对瘤胃液pH、挥发性脂肪酸和乳酸的影响。【结果】通过形态学观察、生化反应和序列分析证实所分离的一株产丙酸的杆菌为痤疮丙酸杆菌。该菌株在体外发酵过程中,瘤胃液pH先下降,在12h时降至最低,随后上升;乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸先升高,于12h时升至最高,随后又降低;乳酸浓度和乙酸/丙酸总体上一直下降;在体内发酵过程中,pH总体上下降;乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸总体上升。【结论】在国内首次从健康牛瘤胃液中成功分离出一株痤疮丙酸杆菌,为今后研发预防奶牛能量负平衡的微生态制剂奠定基础。     

有机化合物生物催化研究进展

随着近十几年来工业生物技术的发展,有机化合物的生物催化也取得了飞速的进步.近几年的研究集中在:新生物催化剂的筛选和酶的定向改造;非水相生物催化中酶有机溶剂耐受性的增强和非传统介质的应用;生物催化在手性化合物,药物等精细化学品领域的应用;组合生物催化作为组合化学和生物催化相结合而成的一个新技术生长点,并取得一定的进展,为新药的开发提供一种切实可行的方法.