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在反刍动物瘤胃代谢过程中,大约有2%-15%的饲料能量以甲烷的形式被损失掉。而甲烷是仅次于CO2的第二大温室气体。反刍动物甲烷的排放不仅影响环境,而且引起饲料能量的损失,因此减少反刍动物的甲烷排放越来越受到社会关注。本试验以无患子为试验材料,研究无患子皂甙(SAD)对瘤胃发酵及甲烷产量的影响;利用荧光定量PCR技术分析检测瘤胃主要菌群的变化;并进一步以变性梯度凝胶电泳(DGGE)研究瘤胃原虫和甲烷菌的区系结构和种群变化,初步探讨SAD降低甲烷排放的微生物学机制。
试验一无患子皂甙对瘤胃发酵及甲烷产量的影响
试验研究了SAD对瘤胃发酵及甲烷产量的影响。试验以玉米粉、羊草粉(50:50,w/w)为底物,分别添加茶皂素(TS,95%)、购买的无患子皂甙粉(SADC,75%)和无患子提取物(SADE,80%),其中TS组添加量为底物量1.5%,各处理组保持皂甙量一致。通过Mauricio的RTP体外培养法,分别测定培养12h、24h后各组培养液的产气量和发酵气体中的甲烷含量以及培养24h后培养液的pH值、VFAs浓度、NH3-N浓度。结果发现培养12h,各处理组均提高产气量,甲烷产量显著减少(P<0.05)。培养24h,均提高产气量,甲烷产量显著降低(P<0.05),分别降低25.3%、26.5%和25.5%;对pH值影响差异不显著,各处理组总VFAs显著提高(P<0.05),乙酸、丙酸浓度增加、丁酸浓度降低,其中SADC组乙酸、丙酸浓度显著增加(P<0.05),各处理组NH3-N浓度显著降低(P<0.05)。本结果显示,SAD可促进瘤胃发酵,并抑制甲烷产生。
试验二无患子皂甙对瘤胃微生态的影响
取体外试验的瘤胃发酵液样品1mL,以RBB+C法提取基因组DNA,采用荧光定量PCR(RT-PCR)方法测定瘤胃甲烷菌、原虫、真菌、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌相对于瘤胃总细菌16S rDNA的量;以变性梯度凝胶电泳研究瘤胃总菌区系,瘤胃原虫和甲烷菌的区系变化。结果显示甲烷菌相对于总细菌16S rDNA的数量,各处理组较对照组下降,但差异不显著(P>0.05)。原虫相对于总细菌16S rDNA的数量,各处理组原虫数量显著减少(P<0.05),其中SADC组和SADE组极显著减少(P<0.01)。另外体外发酵试验中各处理组原虫数均显著降低(P<0.05)。TS组的真菌数量较对照组减少,SADC组和SADE组则增加,但差异均不显著(P>0.05)。各处理组的白色瘤胃球菌较对照组提高,黄色瘤胃球菌相较对照组降低,但差异均不显著(P>0.05)。各处理组的产琥珀酸丝状杆菌较对照组极显著降低(P<0.01),溶纤维丁酸弧菌显著提高(P<0.05)。结果表明,SAD可以显著抑制原虫生长,但对甲烷菌的相对数量没有明显影响;SAD对真菌、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌没有不良作用,但显著抑制了产琥珀酸丝状杆菌的生长,显著促进了溶纤维丁酸弧菌的生长;SAD对细菌基本没有影响,而改变了原虫和甲烷菌区系。
综上所述,SAD可以抑杀原虫,显著抑制瘤胃甲烷排放,改善瘤胃发酵,但甲烷产量的降低与甲烷菌数量的减少没有紧密的对应关系,推测SAD可以通过抑制原虫而间接抑制甲烷生成。