酮病奶牛瘤胃微生物多样性分析与副地衣芽孢杆菌对奶牛体外瘤胃发酵特性的影响

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wo402179168
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近年来,我国奶牛酮病的发病率逐年攀升,并会引发其他围产期生产疾病,给国内奶牛养殖业造成严重的经济损失。酮病是一种能量代谢障碍性疾病,其发生原理是奶牛产后饲料摄入量无法满足高产奶量需要的营养量,引发体内脂肪大量动员,产生大量酮体进入血液,从而引发酮病。本研究的目的是研究和鉴定临床酮病、亚临床酮病以及健康奶牛瘤胃微生物之间的多样性以及差异分析,同时通过体外模拟发酵试验,研究副地衣芽孢杆菌对奶牛瘤胃体外发酵特性的影响,为其在生产实践中的科学应用提供理论依据。本研究第一部分试验分为三组,分别为临床酮病组、亚临床酮病组、健康组,每组9头牛,采集瘤胃液样本,采用16s rRNA高通量测序技术对奶牛瘤胃液样本进行检测。结果表明:在瘤胃液样本中,共鉴定出19个门,丰度大于1%的优势类群为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、纤维菌门、螺旋菌门和软毛杆菌门;在属水平上,瘤胃液样本共检出142个属。临床酮病组(CR)、亚临床酮病组(SR)和健康组(NR)在物种丰富度和物种均匀度上均存在显著差异(p<0.05)。CR和SR样本的丰富度和物种均匀度均高于NR样本。我们通过Beta多样性分析、聚类分析,得出临床酮病组和健康组瘤胃微生物群组之间有显著差异(p<0.05)。CR、SR、NR样本中的细菌在门、纲、目、科、属和种的水平上均存在显著差异。在门水平上,CR、SR和NR组中各自有很少的一部分细菌未被分类,他们之间相比差异不显著(p>0.05)。与健康组瘤胃液样本相比,临床酮病组在厚壁菌门、变形菌门、软毛杆菌门、疣状芽胞杆菌门和豆状芽胞杆菌门的数量上显著丰富(p<0.05),其余各门的相对丰度在两组之间无显著差异。在属水平上,CR、SR、NR中的类群丰度也存在差异。样本中未分类属的相对丰度(p>0.05)为40.9%,然后对瘤胃液样本中比例大于或等于0.1%的属进行分析。与NR组相比,CR组变形杆菌门中的琥珀酸弧菌科(Succinivibrionaceae)(p=0.044)、RF32(p=0.022)和琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)(p=0.028)均显著减少。CR组厚壁菌门中的瘤胃球菌(Rumenococcaceae)(p=0.009)、克里斯氏菌(Christensenellaceae)(p=0.005)、莫氏菌属(Mogibacteriaceae)(p=0.006);拟杆菌门中的BS11(p=0.012)、RF16(p=0.000)和软毛杆菌门中的厌氧菌属(Anaeroplasma)(p=0.005)与NR组相比显著增加。此外,我们观察到,在CR组和NR组中,厚壁菌门中的梭状芽胞杆菌属(Clostridiales)(p=0.078)、粪球菌属(Coprococcus)(p=0.071)、Shuttleworthia属(p=0.093)、假丁酸弧菌属(Pseudobutyrivibrio)(p=0.058)、Clostridiaceae属(p=0.067)、厌氧菌属(Anaerostipes)(p=0.086)和疣状芽胞杆菌门中RFP12(p=0.057)相比差异不显著但有趋势。结论:临床酮病奶牛和健康奶牛之间存在着显著的细菌差异,这主要体现在一些特殊细菌的相对丰度上,而在亚临床酮病奶牛中没有发现这些差异。第二部分体外模拟瘤胃发酵试验采用单因素试验设计,试验分为4组,分别为Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组、Ⅳ组,发酵底物为奶牛全混合日粮(TMR),每组发酵72h。Ⅰ为对照组,不添加副地衣芽孢杆菌,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为试验组,分别加入0.02ml、0.2ml、2ml的副地衣芽孢杆菌菌液,其中活菌数分别为108、109、1010。每组3个重复,每个瓶中放3个尼龙袋,每个尼龙袋放2g发酵底物。分别在发酵6、12、24、36、48、60、72 h取一个发酵瓶测定瓶内发酵液p H值、氨态氮(NH3-N)浓度、菌体蛋白(BCP)浓度、挥发性脂肪酸(VFA)浓度、DM降解率,研究副地衣芽孢杆菌对模拟瘤胃体外发酵特性的影响。结果表明:发酵试验过程中,试验组各组p H变化趋势一致,在各个时间段均与对照组相比差异极显著(p<0.01),试验组Ⅱ和试验组Ⅳ在6h和24h的时候相比差异显著(p<0.05),而试验组Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ的p H值相比差异均不显著;试验组各组的氨态氮(NH3-N)浓度变化趋势是相同的,试验组在各时间点均高于对照组且差异极显著(p<0.01),而试验组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间NH3-N浓度差异趋于显著(p<0.1);试验组各组在各时间点BCP浓度均明显高于对照组(p<0.01),试验组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间各个时间段差异均不显著(p>0.05);试验组各组总挥发性脂肪酸浓度(TVFA)在各时间点与对照组相比均差异极显著(p<0.01),在发酵12 h时,试验组Ⅱ与试验组Ⅳ相比差异显著(p<0.05),在发酵36 h时,试验组Ⅳ与对照组和试验组Ⅱ、Ⅲ相比差异均极显著(p<0.01),其他时间段,试验组Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ之间均差异不显著;在体外发酵24 h到48 h之间,试验组干物质(DM)降解率与对照组相比差异均不显著,其他时间差异极显著(p<0.01),在体外发酵72 h后,试验组Ⅲ与对照组相比差异极显著(p<0.01),而试验组Ⅱ、试验组Ⅳ与对照组的差异不显著(p>0.05)。结论:添加副地衣芽孢杆菌能够改善瘤胃体外发酵功能。
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