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。     

不同能量代谢率的山羊瘤胃微生物结构与组成的差异性

【背景】能量代谢率是衡量饲粮利用效率的一个重要组成部分,提高反刍动物对不同营养物质所含能量的消化代谢率,有助于提高反刍动物对能量的利用效率。【目的】通过高通量测序技术比较不同能量代谢率的山羊瘤胃微生物结构与组成的差异。【方法】以19只山羊作为试验动物,通过代谢试验和呼吸测热试验筛选出高能量代谢率表型组(HEU)和低能量代谢率表型组(LEU)山羊各5只。分别采集HEU、LEU组每只山羊瘤胃内容物,提取微生物总DNA,用细菌通用引物对细菌16S rRNA基因的高可变区进行PCR扩增,利用Illumina Mi Seq平台对扩增子进行高通量测序,并用QIIME等软件对测序序列进行生物信息学分析。【结果】拟杆菌门(44.20%±9.39%)、厚壁菌门(16.40%±5.44%)和变形菌门(11.30%±7.42%)在两组山羊瘤胃微生物中均为优势菌门,其中厚壁菌门是两组中共享的优势菌门。LEU组(6.71%±2.47%)中芽孢杆菌纲相对丰度显著高于HEU组(P0.05)。两组相对丰度最高的目均为乳酸杆菌目,LEU组(4.98%±1.88%)乳酸杆菌目相对丰度显著高于HEU组(P0.05)。在科水平,有7个科的相对丰度在组间差异性显著(P0.05)。拟杆菌科在两组中均为相对丰度最高的科,LEU组(3.64%±1.32%)拟杆菌科的相对丰度显著高于HEU组(P0.05)。在属水平,有9个属的相对丰度在组间差异性显著(P0.05)。HEU组(0.61%±0.36%)仅有普雷沃氏菌属的相对丰度显著高于LEU组(0.16%±0.07%),其他8个属的相对丰度均显著低于LEU组(P0.05)。其中瘤胃球菌属在HEU组(2.53%±0.62%)和LEU组(4.19%±1.43%)中均为相对丰度最高的属。【结论】不同能量代谢率的山羊瘤胃微生物结构与组成存在显著性差异。     

微生态制剂与反刍动物甲烷减排

反刍动物瘤胃中产甲烷菌可以利用氢气、甲醇和甲胺等物质生成甲烷,不仅造成饲料能量的浪费,同时甲烷作为一种主要的温室气体也对环境构成了严重的威胁。因此,众多学者都在寻找降低反刍动物甲烷排放的方法,其中有学者提出在饲粮中添加适量可直接饲喂的微生物(Direct-fed microbes,DFM)是一种很有潜力的方法,但目前还处于初步探索阶段。本文综述了几种重要的DFM,并介绍了其作用机制及应用效果。