燕麥草在奶牛瘤胃中的降解規(guī)律與黏附細(xì)菌區(qū)系變化

鄭會(huì)超 郭曉輝 蔣永清 孫富祥 孫 倫

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,杭州 310021;2.杭州蕭山富倫奶牛場,杭州 311251)

反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)含有眾多微生物,包括細(xì)菌、原蟲和真菌,這些微生物可產(chǎn)生纖維素酶和半纖維素酶,并可降解反芻動(dòng)物采食的飼料,其中細(xì)菌對將飼料轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白貢獻(xiàn)最多[1]。此前的一項(xiàng)研究表明,微生物附著在牧草上是牧草降解過程中的關(guān)鍵步驟,超過70%的瘤胃微生物附著在瘤胃的固態(tài)內(nèi)容物當(dāng)中[2]。因此,研究飼料在瘤胃中黏附的細(xì)菌區(qū)系和降解曲線對于提高瘤胃飼料利用效率至關(guān)重要。許多研究表明,瘤胃微生物可迅速黏附于攝入的飼料顆粒并定植[3-4];另一些研究表明,飼料種類和培養(yǎng)時(shí)間對定植微生物群的多樣性、組成、結(jié)構(gòu)和潛在功能有顯著影響[5-6]。然而,盡管黏附的瘤胃微生物群落受飼料種類的影響,但這些研究大多數(shù)沒有檢測宿主瘤胃微生物群落。燕麥草是奶牛的主要粗飼料來源之一,我國的燕麥草每年的進(jìn)口量超過20萬t。目前已有關(guān)于稻草、麥秸、苜蓿、黑麥草及柳枝稷等在瘤胃中的動(dòng)態(tài)降解與黏附細(xì)菌變化的研究[4,7-9],但鮮有燕麥草的相關(guān)研究報(bào)道。因此,本研究擬采用尼龍袋法研究燕麥草在瘤胃中的動(dòng)態(tài)降解與黏附細(xì)菌變化情況,同時(shí)檢測宿主瘤胃微生物區(qū)系構(gòu)成,以進(jìn)一步豐富粗飼料降解過程中黏附細(xì)菌區(qū)系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,為深入理解瘤胃微生物與飼料底物的互作機(jī)制以及提高反芻動(dòng)物的飼料利用率提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

本試驗(yàn)在杭州市臨安區(qū)正興牧業(yè)牧場進(jìn)行,使用3頭經(jīng)產(chǎn)泌乳后期荷斯坦瘺管奶牛,拴系飼養(yǎng),并飼喂相同的飼糧[(15.2±0.9) kg/d全混合日糧(TMR)和(1.7±0.6) kg/d羊草)。TMR包含[干物質(zhì)(DM)基礎(chǔ)]:14.0%玉米青貯飼料、10.0%啤酒糟、9.6%苜蓿干草、6.6%甜菜顆粒、5.9%燕麥草、6.6%稻草、20.6%玉米、11.8%豆粕、5.9%棉籽粕、2.5%膨化大豆、2.0%菜籽粕和4.5%預(yù)混料。每天08:00和15:00各飼喂奶牛1次,自由飲水。預(yù)試期30 d,正試期3 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品收集

將燕麥草在60 ℃下烘干,粉碎過10目的篩網(wǎng),將粉碎的燕麥草用分析天平稱重后放入8 cm×12 cm的尼龍袋中(5.0 g/袋),尼龍袋孔隙為38.5 μm。將108只尼龍袋均分成3份并放入用棉繩系好的大網(wǎng)袋(20 cm×30 cm)中,在晨飼前分別放入3頭瘺管牛的瘤胃中。分別在2、6、12、24、48和72 h從每頭瘺管牛瘤胃內(nèi)取出6只尼龍袋,將其中4只尼龍袋用自來水沖洗直到水變得清澈,然后用手?jǐn)D壓尼龍袋以去除多余的水,并用于營養(yǎng)成分降解分析;剩余2只尼龍袋用磷酸鹽緩沖液(PBS,pH 7.4)沖洗以除去松散附著的微生物,分裝后置入液氮中冷凍保存。正試期第3天06:00、10:00、13:00和17:00共4個(gè)時(shí)間點(diǎn)通過瘺管人工采集瘤胃食糜2 kg左右,人工混合均勻后采樣,然后立即將樣本冷凍在液氮中。樣本轉(zhuǎn)入實(shí)驗(yàn)室后存放在-80 ℃冰箱,直到提取DNA。

1.3 燕麥草及其降解殘?jiān)鼱I養(yǎng)成分分析

燕麥草及其降解殘?jiān)腄M含量采用恒溫鼓風(fēng)干燥箱在105 ℃下烘干測定,中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量分別通過中性和酸性洗滌溶液測定[10]。

1.4 細(xì)菌DNA提取和實(shí)時(shí)熒光定量PCR

通過磁珠和苯酚-氯仿-異戊醇提取方法提取DNA[11]。采用50 mL Tris-乙二胺四乙酸(EDTA)緩沖液洗脫DNA,并采用NanoDrop 1000分光光度計(jì)(Nyxor Biotech,法國)測定其濃度,然后采用ABI7300實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀和SYBR試劑盒進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。本研究使用的通用細(xì)菌引物及序列如下[12]:上游引物,5′-CCTACGGGAGGCAGCAG-3′;下游引物,5′-ATTACCGCGGCTGG-3′。每次試驗(yàn)做3個(gè)重復(fù),通過對細(xì)菌克隆的純化質(zhì)粒DNA進(jìn)行10倍的連續(xù)稀釋來制備外部標(biāo)準(zhǔn)品,結(jié)果以降解后的燕麥草殘?jiān)靠缩r重標(biāo)記基因拷貝數(shù)表示。

1.5 細(xì)菌Illumina MiSeq測序和數(shù)據(jù)處理

根據(jù)Behrendt等[13]的研究,細(xì)菌16S rRNA基因的V3～V4區(qū)域的PCR擴(kuò)增使用細(xì)菌通用引物(341F,5′-CCTAYGGGRBGCASCAG-3′;806R,5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′)進(jìn)行。PCR擴(kuò)增子測序在北京奧維森基因科技有限公司的Illumina MiSeq PE300平臺(Illumina,Inc.,美國)上進(jìn)行。原始數(shù)據(jù)以登錄號為SRP110222的形式提交到NCBI序列讀取檔案,然后使用QIIME 1.80軟件包進(jìn)行處理。經(jīng)過質(zhì)量過濾和配對端連接后,使用uParse算法將序列聚類為操作分類單元(OTU)。利用Silva 128數(shù)據(jù)庫對OTU代表性序列從門到屬進(jìn)行物種注釋,在QIIME 1.80軟件中進(jìn)行alpha多樣性指數(shù)分析,并在RStudio(http://www.rstudio.org)中進(jìn)行偏最小二乘判別分析(PLS-DA)。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

干物質(zhì)降解率(DMD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)和酸性洗滌纖維降解率(ADFD)數(shù)據(jù)通過SPSS 16.0的一般線性模型(GLM)程序進(jìn)行分析,不同時(shí)間點(diǎn)降解率通過Duncan氏法進(jìn)行多重比較。同樣,通過單因素方差分析,衡量細(xì)菌基因拷貝數(shù)和alpha多樣性指數(shù)隨時(shí)間的線性變化。采用RStudio(http://www.rstudio.org)中Kruskal-Wallis檢驗(yàn)的非參數(shù)Scheirer-Ray-Hare擴(kuò)展對不同時(shí)間點(diǎn)細(xì)菌群落相對豐度進(jìn)行多重比較,顯著性定義為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥草的營養(yǎng)成分與瘤胃降解率

本試驗(yàn)采用的燕麥草在風(fēng)干條件下營養(yǎng)成分如下:DM含量為89.0%,粗蛋白質(zhì)(CP)含量為5.8%,NDF含量為55.4%,ADF含量為33.6%,粗灰分含量為6.0%。燕麥草在瘤胃中的動(dòng)態(tài)降解率見表1,培養(yǎng)時(shí)間顯著影響燕麥草DMD、NDFD和ADFD(P<0.05)。其中,燕麥草DM在2 h時(shí)快速降解23.4%,之后隨著時(shí)間延長,DMD逐漸提高,至72 h時(shí)燕麥草DMD近49%。燕麥草NDF和ADF降解曲線略有不同,NDFD在2～6h和6～12 h無顯著差異(P<0.05),出現(xiàn)滯后期;ADFD在6～12 h出現(xiàn)滯后期;但是NDFD和ADFD在12 h后各時(shí)間點(diǎn)均有顯著差異(P<0.05)。綜上可知,燕麥草的DM降解呈現(xiàn)2個(gè)階段,NDF和ADF的降解則呈現(xiàn)3個(gè)階段。

表1 燕麥草在瘤胃中的動(dòng)態(tài)降解率Table 1 Dynamic degradation rate of oat grass in rumen %

2.2 定植在燕麥草及瘤胃的細(xì)菌群落

由表2可知,瘤胃內(nèi)定植的細(xì)菌總數(shù)(細(xì)菌拷貝數(shù))以及alpha多樣性指數(shù)大于定植在燕麥草上的細(xì)菌總數(shù)。由表3可知,在燕麥草上定植的微生物群落與在瘤胃內(nèi)定植的微生物群落有所不同,瘤胃內(nèi)的優(yōu)勢菌門是厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes),而燕麥草上的優(yōu)勢菌門是變形菌門(Proteobacteria)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),定植在瘤胃內(nèi)的優(yōu)勢菌屬為普雷沃氏菌屬1(Prevotella_1),其次是理研菌科RC9腸道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)、克里斯滕森菌科R-7群(Christensenellaceae_R-7_group)、瘤胃球菌屬1(Ruminococcus_1)、解琥珀酸菌屬(Succiniclasticum)和Saccharofermentans,相對豐度分別為8.7%、8.7%、6.2%、5.9%、3.7%和2.5%,相對豐度>1.0%的瘤胃菌屬還包括瘤胃球菌科UCG-005(Ruminococcaceae_UCG-005)、普雷沃氏菌科UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)、毛螺菌科NK3A20群(Lachnospiraceae_NK3A20_group)、密螺旋體屬(Treponema)和丁酸弧菌屬2(Butyrivibrio_2)等;而定植在燕麥草上的優(yōu)勢菌屬為假單胞菌屬(Pseudomonas)、泛生菌屬(Pantoea)、Bromus_tectorum、Solitalea、明串珠菌屬(Leuconostoc)、Rosenbergiella、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)和鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas),相對豐度分別為17.3%、17.2%、10.4%、8.2%、3.2%、2.3%、1.9%和1.7%。

表2 定植在燕麥草及瘤胃的細(xì)菌群落16S rRNA拷貝數(shù)和alpha多樣性指數(shù)Table 2 16S rRNA copy number and alpha diversity indices of bacterial communities colonized in oat grass and rumen

表3 定植在燕麥草及瘤胃的細(xì)菌在門水平上的相對豐度Table 3 Relative abundance of bacteria colonized in oat grass and rumen at phylum level %

2.3 燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌群落動(dòng)態(tài)分析

30個(gè)樣品經(jīng)質(zhì)量過濾后共保留了1 811 310條序列,其中大多數(shù)序列長度在400～440 bp;最終共鑒定出4 050個(gè)OTU,而相對豐度高于0.1%的OTU有225個(gè)。由表4可知,Good’s覆蓋度均大于0.97,表明獲得了合理的測序深度水平;培養(yǎng)時(shí)間會(huì)影響燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌群落的alpha多樣性,觀測物種數(shù)和Chao指數(shù)在72 h時(shí)低于2和6 h時(shí)(P>0.05);與燕麥草緊密黏附的細(xì)菌的Shannon指數(shù)在各時(shí)間點(diǎn)上無顯著差異(P>0.05)。

表4 燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌群落alpha多樣性Table 4 Alpha diversity of bacterial community attached to oat grass during rumen degradation

由表3和圖1可知,細(xì)菌16S rRNA高通量測序數(shù)據(jù)顯示,燕麥草在瘤胃降解2 h時(shí),其上定植的變形菌門和放線菌門(Actinobacteria)的相對豐度大幅下降且降至較低的水平,而一些菌群如厚壁菌門和擬桿菌門的相對豐度則提升到較高的水平。如圖1-a所示,在門水平上,有10個(gè)門的菌群相對豐度超過0.1%;所有樣本中相對豐度最高的菌門是厚壁菌門和擬桿菌門,分別占(49.2±5.5)%和(40.9±3.8)%,其余8個(gè)門相對豐度相對較低。此外,厚壁菌門和擬桿菌門的相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長保持著相對穩(wěn)定,而變形菌門、軟壁菌門(Tenericutes)和SR1_Absconditabacteria的相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長而降低,纖維桿菌門(Fibrobacteres)和螺旋菌門(Spirochaetae)的相對豐度則隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長而提高。

圖1 燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌在門(a)和科(b)水平上的相對豐度Fig.1 Relative abundances of bacteria attached to oat grass during rumen degradation at phylum (a) and family (b) levels

在科水平上,燕麥草在瘤胃降解過程中至少有28個(gè)科的相對豐度超過0.1%。這28個(gè)科的總相對豐度為(99.3±0.1)%,且包括26個(gè)分類科和2個(gè)未確定的科,其中未確定的科的相對豐度為(3.1±1.0)%。如圖1-b所示,瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)和普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)相對豐度在2～24 h保持穩(wěn)定,72 h時(shí)相對豐度則分別提高和降低;腸桿菌科(Enterobacteriaceae)和未鑒定(unidentified)科在6 h時(shí)降低,而在6～72 h保持穩(wěn)定;氨基酸球菌科(Acidaminococcaceae)和琥珀酸弧菌科(Succinivibrionaceae)相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長先保持穩(wěn)定,然后出現(xiàn)降低;擬桿菌目BS11腸道群(Bacteroidales_BS11_gut_group)和理研菌科(Rikenellaceae)相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長呈現(xiàn)先降低后提高的變化趨勢;韋榮氏菌科(Veillonellaceae)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長呈現(xiàn)先提高后降低的變化趨勢;克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長基本沒有變化。

由表5可知,在屬水平上,共鑒定出31個(gè)屬的相對豐度超過0.5%,而未鑒定屬相對豐度占(19.8±3.5)%。其中,相對豐度最豐富的屬是普雷沃氏菌屬1,其次主要是克里斯滕森菌科R-7群、理研菌科RC9腸道群、瘤胃球菌科NK4A214群(Ruminococcaceae_NK4A214_group)、瘤胃球菌屬1、解琥珀酸菌屬、丁酸弧菌屬2、Saccharofermentans、琥珀酸弧菌科UCG-002(Succinivibrionaceae_UCG-002)、密螺旋體屬2(Treponema_2)和毛螺菌科NK3A20群等。黏附在燕麥草殘?jiān)系闹饕鷮倥c定植在燕麥草和瘤胃的菌屬相比對發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)菌屬來源于瘤胃內(nèi)容物。

表5 燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌在屬水平上相對豐度的變化Table 5 Changes in relative abundances of bacteria attached to oat grass during rumen degradation at genus level %

此外,普雷沃氏菌屬1相對豐度在2～24 h保持穩(wěn)定(P>0.05),而在72 h時(shí)顯著降低(P<0.05);解琥珀酸菌屬相對豐度起初保持穩(wěn)定,然后隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長而顯著降低(P<0.05);聚乙酸菌屬(Acetitomaculum)和理研菌科RC9腸道群相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長而出現(xiàn)顯著變化(P<0.05),呈現(xiàn)先降低后提高的變化趨勢;瘤胃球菌科菌屬相對豐度隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長表現(xiàn)出不同的變化趨勢,其中瘤胃球菌科NK4A214群相對豐度在2～24 h保持穩(wěn)定,而瘤胃球菌屬1相對豐度在12～24 h達(dá)到峰值;克里斯滕森菌科R-7群、丁酸弧菌屬2、Candidatus_Saccharimonas和毛螺菌科XPB1014群(Lachnospiraceae_XPB1014_group)等相對豐度在2～72 h保持穩(wěn)定,變化不顯著(P>0.05)。

基于OTU水平對燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌群落進(jìn)行PLS-DA,結(jié)果發(fā)現(xiàn):可根據(jù)降解時(shí)間對燕麥草上黏附的細(xì)菌群落進(jìn)行分離,共鑒定出4個(gè)組(圖2)。燕麥草在瘤胃降解72 h時(shí)黏附的細(xì)菌群落與其他降解時(shí)間群落完全分離,24 h時(shí)黏附的細(xì)菌群落與2和6 h時(shí)完全分離,而燕麥草在瘤胃降解2、6和12 h時(shí)黏附的細(xì)菌群落未完全分離。

圖2 基于 OTU水平的燕麥草在瘤胃降解過程中黏附的細(xì)菌群落PLS-DAFig.2 PLS-DA of bacterial community attached to oat grass during rumen degradation based on OTU levels

2.4 燕麥草DM、NDF和ADF含量與細(xì)菌群落的相關(guān)性

對燕麥草降解過程中的DM、NDF和ADF含量與優(yōu)勢菌屬相關(guān)豐度進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果如圖3所示,在屬水平上,密螺旋體屬2、Saccharofermentans、毛螺菌科AC2044群(Lachnospiraceae_AC2044_group)和丁酸弧菌屬2與DM、NDF和ADF含量均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);理研菌科RC9腸道群相對豐度與NDF含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);毛螺菌科XPB1014群相對豐度與ADF含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);解琥珀酸菌屬、琥珀酸弧菌科UCG-002、普雷沃氏菌屬1、普雷沃氏菌科UCG-001和Candidatus_Saccharimonas相對豐度與DM、NDF和ADF含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05);月形單胞菌屬1(Selenomonas_1)相對豐度與NDF含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

根據(jù)Pearson相關(guān)系數(shù)對單元格進(jìn)行著色,紅色表示正相關(guān),藍(lán)色表示負(fù)相關(guān)。*表示顯著相關(guān)(P<0.05),**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。Cells were colored based on Pearson correlation coefficient, and red color and blue color indicated positive and negative correlation, respectively. * mean significantly correlated (P<0.05), and ** mean extremely significantly correlated (P<0.01).圖3 燕麥草在瘤胃降解過程中營養(yǎng)成分含量與優(yōu)勢黏附菌屬相對豐度的相關(guān)分析Fig.3 Correlation analysis between nutrient contents of oat grass and relative abundances of dominant attached genera during rumen degradation.

3 討 論

在本研究中,燕麥草的NDF和ADF降解表現(xiàn)出3個(gè)階段,且定植在燕麥草上的細(xì)菌群落隨培養(yǎng)時(shí)間的延長發(fā)生顯著變化。有研究表明,干稻草和苜蓿干草的降解時(shí)間曲線相似[4],但與新鮮多年生黑麥草的降解時(shí)間曲線明顯不同[8]。干牧草降解的停滯期比新鮮牧草長。

許多研究表明,黏附在飼料表面的變形菌門在瘤胃內(nèi)快速被厚壁菌門和擬桿菌門取代[4,7]。本研究也證實(shí)了這些轉(zhuǎn)變。本研究還觀察到細(xì)菌群落的時(shí)間變化與飼料降解之間存在正相關(guān)關(guān)系。隨著飼料降解,細(xì)菌群落第2次轉(zhuǎn)變的時(shí)間有所不同,具體取決于飼料種類。對于稻草和苜蓿草,在發(fā)酵6 h后觀察到第2次轉(zhuǎn)變[4];而對于柳枝稷,則在16 h后發(fā)生[7]。在本研究中,第2次轉(zhuǎn)變發(fā)生在6 h后,第3次轉(zhuǎn)變發(fā)生在24 h后,這大約是快速降解第2階段的中間點(diǎn)。Jin等[9]也觀察到小麥秸稈在24 h后的第3次轉(zhuǎn)變。

本研究發(fā)現(xiàn),普雷沃氏菌屬1、理研菌科RC9腸道群、克里斯滕森菌科R-7群、瘤胃球菌屬1和解琥珀酸菌屬在發(fā)酵燕麥草上的細(xì)菌群落中占主導(dǎo)地位。這一發(fā)現(xiàn)與之前的研究結(jié)果[4]部分一致,即普雷沃氏菌屬(Prevotella)、丁酸弧菌屬(Butyrivibrio)、瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、纖維桿菌屬(Fibrobacter)和密螺旋體屬在瘤胃消化的水稻秸稈和苜蓿中占主導(dǎo)地位。Piao等[7]在新鮮多年生黑麥草定植的細(xì)菌群落中觀察到普雷沃氏菌屬、丁酸弧菌屬、瘤胃球菌屬和纖維桿菌屬的相對豐度很高。這些研究表明,飼料類型顯著影響附著在其上的微生物群落的組成和結(jié)構(gòu)。值得注意的是,本研究的瘤胃優(yōu)勢菌屬為普雷沃氏菌屬1、理研菌科RC9腸道群、克里斯滕森菌科R-7群、瘤胃球菌屬1、解琥珀酸菌屬和Saccharofermentans,說明宿主瘤胃細(xì)菌群落也發(fā)揮了重要作用。

有研究表明,半纖維素、淀粉、木聚糖、果膠和蛋白質(zhì)的降解均與普雷沃氏菌屬有關(guān)[14-15]。有報(bào)道表明,瘤胃球菌屬可在瘤胃中產(chǎn)生最大比例的纖維素酶以及大量的半纖維素酶和寡糖降解酶[14],其因高纖維降解能力而得名[16]。理研菌科是一個(gè)相對較新的細(xì)菌科,迄今為止對其在瘤胃中的代謝功能研究較少。之前的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在高脂肪飲食和高劑量染料木黃酮小鼠組中,理研菌科RC9腸道群相對豐度顯著提高,表明其可能在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用[17]。

克里斯滕森菌科R-7群和丁酸弧菌屬2的持續(xù)高豐度表明它們在飼料降解中起著重要作用。克里斯滕森菌科和丁酸弧菌屬與甲烷排放量呈負(fù)相關(guān),與可消化DM攝入量和可消化有機(jī)物攝入量呈正相關(guān)[18]?？死锼闺芌-7群與參與氨基酸生物合成和能量底物代謝的代謝物呈正相關(guān)[19]。丁酸弧菌屬還與牛瘤胃中寡糖的降解有關(guān)[14],該屬還具有蛋白質(zhì)水解和多糖降解活性[20-21]。

解琥珀酸菌屬是本研究中另一個(gè)豐富的屬,其與淀粉降解有關(guān)[22]。解琥珀酸菌屬可以將琥珀酸轉(zhuǎn)化為丙酸[23],因此其在瘤胃微生物群落中的高豐度表明會(huì)產(chǎn)生大量的琥珀酸。琥珀酸弧菌科也與淀粉降解有關(guān)[24],并且它被認(rèn)為是一種生物標(biāo)志物,表征反芻動(dòng)物的腸道甲烷排放因子較低[25]。據(jù)報(bào)道,Saccharofermentans和密螺旋體屬與纖維素降解有關(guān)[26-27]。密螺旋體屬的出現(xiàn)可能與果膠的降解有關(guān)[28]。一些研究表明,在毛螺菌科和乙酸之間存在正相關(guān)關(guān)系[29]。

Fuma等[30]研究發(fā)現(xiàn),纖維桿菌屬是瘤胃中的主要纖維素分解菌。Liu等[4]觀察到纖維桿菌屬相對豐度與NDF含量呈正相關(guān)。而在本研究中,纖維桿菌的相對豐度相對較低。Jin等[9]也觀察到經(jīng)瘤胃發(fā)酵后小麥秸稈上定植的纖維桿菌的相對豐度相對較低。造成這種差異的原因可能是由于宿主瘤胃細(xì)菌中的纖維桿菌相對豐度較低。在飼喂高纖維飼糧的奶牛中,與飼喂其他纖維含量較低飼糧的動(dòng)物相比,纖維溶解和纖維素分解細(xì)菌[如毛螺菌科、瘤胃球菌科和纖維桿菌科(Fibrobacteraceae)]的相對豐度較高[31]。此外,本研究發(fā)現(xiàn),燕麥草殘?jiān)じ街饕鷮俳^大多數(shù)來源于瘤胃內(nèi)容物,可見宿主瘤胃細(xì)菌群落對飼料降解過程黏附菌落具有一定影響。

在本研究中,未鑒定屬相對豐度接近20%。這些未鑒定屬的功能仍然不清楚。隨著細(xì)菌鑒定工作的不斷推進(jìn),對這些未分類細(xì)菌的進(jìn)一步了解將有助于提高反芻動(dòng)物的飼料養(yǎng)分利用率。

4 結(jié) 論

① 在瘤胃中定植的細(xì)菌總數(shù)和alpha多樣性均高于燕麥草干草。

② 燕麥草上的優(yōu)勢菌門迅速被瘤胃微生物取代,宿主瘤胃細(xì)菌群落影響飼料上附著的細(xì)菌種類和數(shù)量。

③ 黏附在燕麥草上的細(xì)菌群落組成和結(jié)構(gòu)隨著培養(yǎng)時(shí)間的推移發(fā)生了顯著變化,且與燕麥草殘?jiān)鼱I養(yǎng)成分組成呈強(qiáng)相關(guān)。