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本试验采用体外培养法,研究维生素B12(VB12)和钴对瘤胃产气参数、瘤胃发酵、微生物酶活力影响;利用绝对定量PCR技术分析检测瘤胃微生物主要菌群的数量变化;并进一步以高通量测序分析技术,研究瘤胃微生物种群多样性的变化,初步探讨钴和VB12影响瘤胃发酵的机理。
试验一不同精粗比水平下维生素B12对体外瘤胃发酵的影响通过体外培养法,研究不同的精粗比条件下添加VB12对体外瘤胃发酵和微生物酶活力的影响。体外试验瘤胃液取自3只安装永久性瘤胃瘘管的湖羊。试验采用3×3双因子试验设计,即3种精粗比底物(玉米∶羊草=35∶65、50∶50、65∶35)和3种VB12的添加量(0、40和90 ng/mL)。结果显示:1)随着底物精粗比和VB12添加量的提高,体外发酵24h的产气量、潜在产气量和有机物消化率极显著地增加(P<0.01);2)精粗比和VB12显著影响瘤胃发酵参数,当精粗比为50∶50和65∶35时,VB12显著提高发酵液氨态氮浓度、微生物蛋白产量、总挥发酸和乙酸、丙酸浓度(P<0.05),但对丁酸浓度和乙酸丙酸比没有显著影响(P>0.05);3)当底物精粗比为35∶65和50∶50时,VB12添加量为40和90 ng/mL时,24 h发酵液中羧甲基纤维素酶活、木聚糖酶活和淀粉酶活力显著高于对照组(P<0.05);当精粗比为65∶35时,微生物酶的活力在90 ng/mL添加量时显著提高(P<0.05)。结果提示,底物的精粗比和VB12显著地影响体外瘤胃发酵,VB12的添加量具有线性效应,当底物精粗比为35∶65时,添加VB12对瘤胃发酵的效果不显著;当底物精粗比为50∶50和65∶35时,添加VB1240ng/mL即能够促进瘤胃的发酵,即VB12在较高的精粗比底物中具有较好的添加效果。
试验二不同钴水平下维生素B12对体外瘤胃发酵和微生物生态的影响通过体外培养法,探讨钴(Co)和VB12对瘤胃发酵、微生物酶活力和和瘤胃微生态的影响。体外试验瘤胃液取自3只安装永久性瘤胃瘘管的瘘管牛。试验采用2×2双因子试验设计,即2种Co的添加水平(0和163.5 ng/mL)和2种VB12的添加水平(0和40 ng/mL)。结果显示:1)添加Co和VB12均显著增加了体外发酵24 h的产气量和有机物消化率(P<0.05),VB12对24 h潜在产气量有增加的趋势(P<0.1),但是二者对产气速率没有显著影响(P>0.05);2)添加Co和VB12显著提高发酵液中总挥发酸的产量(P<0.05),但是二者对丁酸浓度和乙酸丙酸比没有显著作用(P>0.05),VB12的添加极显著地增加乙酸、丙酸和微生物蛋白的产量(P<0.01),而Co的添加极显著地提高了氨态氮浓度(P<0.01);3) VB12的添加显著提高羧甲基纤维素酶和淀粉酶的活力(P<0.05);与不添加组相比,VB12处理组的木聚糖酶活力提高77.4%(0.05<P<0.1);与Co处理组相比,Co-VB12处理组的木聚糖酶活力提高70.3%(0.05<P<0.1);4)Co和VB12的添加改变了瘤胃微生物的多样性,不添加组、Co处理组、VB12处理组和Co-VB12处理组的OTU个数(序列相似度>97%)分别为2046、1967、1815和2536,表明Co和VB12联合添加能够丰富菌群的多样性;Co处理组、VB12处理组和联合添加组的琥珀酸单胞菌属(Succinimonas)、琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)、月形单胞菌属(Selenomonas)和巨型球菌属(Megasphaera)的丰度较不添加组降低,当Co和VB12联合添加时,醋酸菌属(Acetobacter)和乳酸菌属Lactobacillus拘丰度大大增加;5)随着Co和VB12的添加,瘤胃微生物的数量发生显著变化(P<0.05),VB12的添加显著增加了总菌、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)、嗜淀粉瘤胃杆菌(Ruminobacter amylophilus)、栖瘤胃普雷沃氏菌(Prevotella ruminicola)和痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acnes)的数量(P<0.05),而Co的添加显著增加了溶淀粉琥珀酸单胞菌(Succnimonasamylolytica)和溶糊精琥珀酸弧菌(Succinivibrio dextinosolvens)的数量(P<0.05),并且Co和VB12对溶淀粉琥珀酸单胞菌数量的影响具有交互作用(P<0.05)。
结果表明,当满足反刍动物Co的添加量时,仍有必要再添加VB12,Co和VB12通过改变瘤胃微生物的多样性、促进瘤胃中主要纤维降解菌、半纤维素降解菌、淀粉降解菌和乳酸利用菌的生长,可提高微生物酶活力,促进瘤胃发酵。