奶牛初乳菌群分析及益生菌组合对犊牛生长和肠道菌群的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:emeng
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研究发现,健康母畜的初乳和常乳中均存在大量微生物,这些微生物可能是初生犊牛早期胃肠道微生物的来源之一,与犊牛早期胃肠道菌群的建立以及微生物诱导的免疫系统发育密切相关。当前,为了避免乳中致病菌诱发犊牛消化道疾病,国内大部分规模化牧场都会将初乳和常乳经过巴氏灭菌后再饲喂给犊牛,而巴氏灭菌在杀灭牛乳中致病菌的同时,也会杀灭其中的益生菌,进而影响犊牛早期肠道菌群的建立和肠道健康。因此,本研究在全面分析初乳菌群结构的基础上,将初乳中存在的部分益生菌组合添加到巴氏灭菌乳中,检测添加益生菌对犊牛生长性能和肠道健康的影响,以探究初乳中的益生菌对犊牛的作用,以及在巴杀乳中添加益生菌是否能够在一定程度上恢复牛乳中益生菌的功能,并降低巴氏杀菌对牛乳带来的不利影响。试验一:荷斯坦奶牛初乳和直肠粪便菌群组成及乳成分分析本试验在陕西省内选择饲养环境和日粮配方不同的两个规模化商业牧场,分别选取体重相近,健康状况良好的经产荷斯坦奶牛各20头,在分娩后6h内采集母牛初乳和直肠粪便样本,利用16S rDNA测序技术对初乳和直肠粪便菌群进行分析。结果表明,在门水平,初乳优势菌为Proteobacteria(41.91%)、Firmicutes(31.93%)、Bacteroidetes(18.66%)和Actinobacteria(4.15%),直肠粪便优势菌为Firmicutes(48.46%)、Bacteroidetes(44.88%)、Proteobacteria(2.14%)和Spirochaetae(2.03%)。两个牧场初乳和粪便菌群在门水平和属水平均存在较大差异,相比于直肠粪便菌群,初乳菌群差异更大。两个牧场所有初乳样本中共检测到10个核心OTUs(Operational classification unit),分别属于Chryseobacterium、Ruminococcaceae_UCG-005、Anoxybacillus等菌属,此外,初乳中存在Bifidobacterium Lactis、Lactobacillus plantarum、Lactobacillus casei、Lactobacillus gasseri、Lactobacillus salivarius、Bacillus subtilis、Bacteroides fragilis和Clostridium butyricum等益生菌菌种。NX牧业奶牛初乳中的乳糖含量显著高于NH牧业(P<0.05),而NH牧业尿素氮含量极显著高于NX牧业(P<0.01),NH牧业SCC有高于NX牧业的趋势(0.05<P<0.10)。两个牧场奶牛初乳的乳蛋白、乳脂、总固形物均无显著差异(P>0.05)。初乳中乳糖含量与Psychrobacter和Aequorivita的丰度呈正相关,相反,乳糖含量与Christensenellaceae_R.7_group的丰度呈负相关,尿素氮含量与Staphylococcus的丰度呈负相关,但SCC与菌群组成没有明显相关性(P>0.05)。在初乳和直肠粪便样本中,Staphylococcus、Anoxybacillus、Acinetobacter和Chryseobacterium之间存在正向的互作关系(P<0.05)。综上,荷斯坦奶牛初乳中包含核心OTUs和益生菌在内的复杂菌群,不同牧场初乳菌群结构存在明显差异,相比于直肠粪便菌群,初乳菌群受外界因素的影响更大。荷斯坦奶牛初乳菌群与直肠粪便菌群之间存在较大差异,但两者中存在共有OTUs和相同的菌群互作网络。试验二:巴氏杀菌常乳中添加益生菌对犊牛生长性能和肠道菌群的影响试验一全面分析了初乳菌群的组成,发现初乳中存在一些已知的益生菌,为了探究其对犊牛的影响,本试验将发现的部分益生菌组合添加到巴杀常乳中饲喂犊牛。本饲养试验周期为30天,选取30头健康的新生荷斯坦母犊按照体重两两配对后,随机分为益生菌组和对照组,每组15头。益生菌组和对照组犊牛采用相同的饲喂方案,益生菌组在每次饲喂前将称量好的益生菌组合均匀的混合在巴杀常乳中,每头犊牛饲喂总量为6×109CFU/d。结果表明,试验第15天益生菌组体重显著高于对照组(P<0.05),第0~15天,益生菌组日增重有高于对照组的趋势(0.05<P<0.10),益生菌组的料重比有低于对照组的趋势(0.05<P<0.10)。其它时间两组间的体重、日增重、干物质采食量和料重比均无显著差异(P>0.05)。在试验的各个时间段内,两组间犊牛的体尺、体尺指数、直肠温度、粪便评分均无显著差异(P>0.05)。在试验全期(d 0~30),益生菌组犊牛肠炎发病率有低于对照组的趋势(0.05<P<0.10),益生菌组的抗生素使用率显著低于对照组(P=0.01),两组间的达可(一种电解质药物)使用率没有显著差异(P>0.05)。其它时间内,益生菌组犊牛的腹泻率、发烧率和肠炎发病率都低于对照组,但没有显著差异(P>0.05)。益生菌组第30天的瘤胃液中异丁酸含量显著低于对照组(P<0.05),而两组间瘤胃液其它发酵参数均无显著差异(P>0.05)。在试验第15天,益生菌组犊牛直肠粪便微生物的PD_whole_tree指数显著高于对照组(P<0.05),而Simpson指数显著低于对照组(P<0.05);益生菌组微生物多样性极显著高于对照组(P<0.01)。第30天,两组间粪便微生物alpha、beta多样性指数,以及微生物多样性均无显著差异(P>0.05)。犊牛直肠粪便中的优势菌门为Firmicutes、Bacteroidota、Actinobacteriota、Proteobacteria和Fusobacteriota。此外,相较于对照组,益生菌组第15天和第30天的粪便微生物间亲缘关系差异较大。15日龄,益生菌组与对照组犊牛粪便微生物中存在显著差异的菌为Verrucomicrobiota门和Subdoligranulum、Collinsella、Prevotella和Streptococcus属(P<0.05);30日龄两组间存在差异的菌属为Butyricicoccus(P<0.05),门水平无显著差异(P>0.05)。综上,荷斯坦奶牛初乳中存在大量微生物,其中不仅含有不受外界因素影响的核心OTUs,还包含多种益生菌。相比于直肠粪便,初乳菌群更容易受到外界因素的影响。在巴氏杀菌常乳中添加初乳中发现的益生菌组合,能在一定程度上提高犊牛生长性能和饲料效率,维持肠道微生物多样性,阻止普通腹泻恶化为肠炎,减少抗生素在疾病治疗中的使用,但组合益生菌的添加效果会随着犊牛日龄的增长逐渐减弱。
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