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高谷物日粮会导致反刍动物瘤胃功能紊乱,代谢产物异常,机体炎症应答,营养代谢性疾病多发,给畜牧生产带来极大的经济损失。本论文系统地研究了提高日粮谷物比例对山羊瘤胃发酵特性的改变、瘤胃微生物区系的演变以及瘤胃代谢产物组成的影响,以期探明高谷物日粮导致瘤胃内异常代谢物产生的微生物学机制,为反刍动物养殖的生产实践提供理论依据。1高谷物日粮对山羊瘤胃发酵及机体炎症指标的影响本试验旨在研究饲喂三种含不同比例玉米(0%、25%、50%)日粮情况下,山羊瘤胃内环境的改变、瘤胃内毒素的释放和血液中急性期蛋白(血清淀粉样蛋白A、触珠蛋白)的变化情况。试验选用9头装有永久性瘤胃瘘管的本地山羊,采用3×3拉丁方设计,采样检测瘤胃内VFAs.乳酸及LPS等浓度的变化,监测血液中急性期蛋白的变化情况。结果表明,饲喂高谷物日粮显著降低了瘤胃液中pH值(P<0.001),瘤胃中丙酸(P<0.001)、丁酸(P<0.001)、异丁酸(P<0.001)及TVFA(P=0.031)的浓度显著提高；显著提高了瘤胃液中乳酸(P=0.013)和LPS(P<0.001)浓度,同时部分山羊外周血液中也检测到低浓度的内毒素。高谷物日粮显著提高了山羊血液中血清淀粉样蛋白A(P=0.013)和触珠蛋白(P=0.152)水平。结果表明,高谷物日粮导致瘤胃发酵异常,瘤胃内LPS与生物胺含量增加,引发动物急性期反应。2高通量测序结合代谢组学技术研究高谷物日粮对瘤胃微生物区系演变及瘤胃代谢物组成的影响本试验拟通过研究高谷物日粮对山羊瘤胃微生物区系结构及其代谢产物的影响,初步解析高谷物日粮影响山羊瘤胃健康的微生物学机制。试验采用基于Pyrosequencing的高通量测序和GC-MS的代谢组学技术手段,研究饲喂三种(0%、25%和50%玉米)日粮情况下,山羊瘤胃内微生物区系及其代谢产物的变化情况。结果表明,饲喂高谷物日粮显著降低了(P<0.05)瘤胃内微生物的多样性,显著提高了(P<0.05)瘤胃菌群中Butyrivibrio, Acetitomaculum, Mogibacterium和unclassified Anaerolineaceae的相对比例,同时Prevotella, Papillibacter, Thalassospira, unclassified Bacteroidales和unclassified Prevotellaceae的相对比例显著下降(P<0.05)。高谷物日粮显著提高了瘤胃中丁酸、LPS、色胺、酪胺、组胺和乙酸苯酯等异常代谢产物含量(P<0.05)。微生物与代谢组学的关联性分析结果表明,上述微生物与化合物具有显著相关性(P<0.05)。结果说明,高谷物日粮可导致瘤胃菌群紊乱,提高致炎物质浓度,而代谢组学与高通量测序手段有效结合对解析高谷物日粮导致的瘤胃代谢紊乱具有重要作用。3高谷物日粮对山羊瘤胃LPS及生物胺的产生与转运的影响试验选用9头健康、体重基本一致的本地雄性阉割山羊,采用随机区组试验设计,研究高谷物日粮(50%玉米)对山羊瘤胃内、瘤胃静脉血,外周循环中LPS及生物胺浓度变化的影响,以及各指标在各部位间的相关性。结果表明,饲喂高谷物日粮显著提高了瘤胃液中LPS(P<0.001)、组胺(P<0.001)、酪胺(P<0.001)、甲胺(P=0.010)、腐胺(P<0.001)和色胺(P=0.001)的浓度,同时瘤胃静脉血中的LPS(P=0.024)、组胺(P<0.001)、酪胺(P<0.001)、甲胺(P<0.001)、腐胺(P<0.001)和色胺(P<0.001)的浓度显著增加,外周循环血中组胺(P<0.001)、酪胺(P<0.001)、甲胺(P<0.001)、腐胺(P<0.001)和色胺(P<0.001)的浓度显著增加。相关性分析结果表明,组胺、甲胺、腐胺、酪胺和色胺这五种生物胺在瘤胃中的浓度与其在瘤胃静脉中的浓度以及在外周循环血中的浓度均呈现显著正相关(P<0.001)。瘤胃中LPS浓度与瘤胃静脉中LPS浓度呈显著正相关(P<0.001)。结果说明,高谷物日粮提高了瘤胃内异常代谢物含量,同时进入动物机体的生物胺与LPS数量增加,说明高谷物日粮可能引发动物炎症反应,使动物健康受损。4体外研究高谷物底物条件下调控发酵体系pH对瘤胃内LPS及生物胺生成的影响本试验通过构建在相同的底物、不同缓冲条件下的体外发酵模型,研究了提高发酵液缓冲能力对瘤胃微生物区系演变以及LPS、生物胺等异常代谢产物生成的影响。试验分为两组,A组不做任何处理(常规培养基),B组采用增加培养基中碳酸氢钠添加量提高发酵缓冲能力。试验结果表明,随发酵时间延长,B组pH值受高水平的碳酸氢钠缓冲作用,始终维持较高水平(发酵24 h仍不低于6.0),A组pH值显著下降(P<0.001)。B组发酵液中LPS、乙酸、丙酸、异丁酸、异戊酸及戊酸浓度显著高于对照组(P<0.001),而对照组中乳酸、丁酸及各生物胺(甲胺、色胺、酪胺、组胺和腐胺)浓度显著高于B组(P<0.001)。同时,A组发酵液中细菌的多样性降低。发酵动态过程显示,在对照组中,当pH在6.6-5.3范围内时,厚壁菌门所占比例较拟杆菌门高,而B组的pH值较高(6.8-6.0)时,拟杆菌门所占比例较大。在pH值较低时,发酵液中链球菌属、丁酸弧菌属大量生长繁殖,而发酵液中瘤胃球菌属、琥珀酸弧菌属、密螺旋体属等纤维降解菌受到抑制,普雷沃氏菌属、拟杆菌属等革兰氏阴性菌的相对丰度下降。在发酵后期,B组中变形菌门的相对丰度的显著增加(不足1%增加到20%),可能是导致LPS产生的主要原因。而对照组中链球菌属显著增加,可能与生物胺的产生有直接关系。结果说明,高谷物日粮下提高培养基缓冲能力有助于提高发酵pH和TVFA浓度。但无论如何改变缓冲能力,皆会导致瘤胃内LPS的累积,增加病原菌增殖,给动物机体健康带来潜在的威胁。