飼糧中添加酵母培養(yǎng)物對(duì)舍飼牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物區(qū)系的影響
摘 要:本試驗(yàn)旨在研究飼糧中添加酵母培養(yǎng)物(YC)對(duì)舍飼牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)及微生物區(qū)系的影響。試驗(yàn)選取4歲、初始體重為(180.31±29.73)kg的健康麥洼公牦牛36頭,隨機(jī)分為4組,每組9個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1頭牦牛,分別飼喂YC添加水平為0(Ⅰ組)、0.5%(Ⅱ組)、1.0%(Ⅲ組)和1.5%(Ⅳ組)的全混合日糧。預(yù)試期10d,正試期80d。結(jié)果表明:1)隨著飼糧YC添加水平的升高,瘤胃微生物蛋白(MCP)含量顯著升高(P<0.05),pH有呈線性降低的趨勢(shì)(P=0.058),氨態(tài)氮(NH3⁃N)含量有呈二次曲線變化的趨勢(shì)(P=0.055),乙酸比例及乙酸/丙酸呈顯著線性降低(P<0.05),丙酸和丁酸比例呈顯著線性增加(P<0.05),總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)含量無(wú)顯著變化(P>0.05)。2)舍飼牦牛瘤胃微生物多樣性指數(shù)除Chao指數(shù)外,其余各指數(shù)組間無(wú)顯著差異(P>0.05)。3)門水平上,4組的優(yōu)勢(shì)菌門均為擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門。隨著飼糧YC添加水平的升高,疣微菌門的相對(duì)豐度呈顯著線性升高(P<0.05),Saccharibacteria的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),互養(yǎng)菌門的相對(duì)豐度呈顯著二次曲線變化(P<0.05),變形菌門和纖維桿菌門的相對(duì)豐度有呈二次曲線變化的趨勢(shì)(P=0.065,P=0.064)。屬水平上,普雷沃菌屬、擬桿菌目BS11和理研菌科RC9為優(yōu)勢(shì)菌屬,隨著飼糧YC添加水平的升高,克里斯滕森菌科R7的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),與pH和NH3⁃N含量呈顯著正相關(guān)(r>0.500,P<0.05),奎因氏菌屬的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),與TVFA含量呈顯著正相關(guān)(r=0.460,P<0.05),瘤胃球菌科UCG⁃001和瘤胃球菌科UCG⁃014的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),與pH呈顯著正相關(guān)(r>0.500,P<0.05),瘤胃球菌科UCG⁃011和瘤胃球菌屬2的相對(duì)豐度呈顯著二次曲線變化(P<0.05)。綜上所述,在舍飼牦牛飼糧中添加YC顯著影響了瘤胃中微生物的豐富度,影響門和屬水平微生物的組成,進(jìn)而對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)產(chǎn)生影響。
反芻動(dòng)物瘤胃中棲息著復(fù)雜、多樣的原蟲、細(xì)菌、古細(xì)菌及真菌等多種微生物,它們之間的相互作用對(duì)維持瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和動(dòng)物健康至關(guān)重要。動(dòng)物的年齡、飼糧結(jié)構(gòu)、健康狀況等均會(huì)影響瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系多樣性,其中飼糧結(jié)構(gòu)是最主要的因素。酵母培養(yǎng)物(YC)是酵母菌在特定工藝條件下發(fā)酵培養(yǎng)后產(chǎn)生的一種微生態(tài)制劑,富含糖類、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、免疫多糖、消化酶等成分,可為微生物的生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有研究表明,YC可維持瘤胃健康及腸道菌群平衡,提高免疫力及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率,促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng),提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。向洋研究發(fā)現(xiàn),荷斯坦奶牛飼糧中添加15g/d的YC可提高纖維消化率及微生物蛋白(MCP)的產(chǎn)量,進(jìn)而改善泌乳性能。Williams等研究表明,在奶牛飼糧中添加釀酒YC可有效地維持瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。Price等研究報(bào)道,在被沙門氏菌感染的斷奶仔豬飼糧中添加0.2%YC可增加胃腸道中乳酸菌和擬桿菌的數(shù)量,改善微生物區(qū)系。Liu等研究發(fā)現(xiàn),YC能影響瘤胃微生物門水平和屬水平的相對(duì)豐度,進(jìn)而改變瘤胃微生物區(qū)系組成?! ?/span>
牦牛(Bos grunniens)作為青藏高原地區(qū)特有的家畜,與當(dāng)?shù)鼐用竦纳钕⑾⑾嚓P(guān),被稱之為“高原之舟”,但長(zhǎng)期以來“靠天養(yǎng)畜”的養(yǎng)殖模式極大地限制了牦牛的生產(chǎn)效率。為了改善牦牛生產(chǎn)現(xiàn)狀、促進(jìn)牦牛產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,近年來研究者們通過借鑒肉牛養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)開展牦牛的舍飼育肥工作,但主要集中在提高生長(zhǎng)性能、消化率和改善肉品質(zhì)等方面的研究,關(guān)于舍飼牦牛瘤胃微生物區(qū)系的研究鮮有報(bào)道。另外,YC在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟,但未見YC在舍飼牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系研究的報(bào)道。鑒于此,本試驗(yàn)在舍飼牦牛飼糧中添加不同水平的YC,對(duì)舍飼牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系多樣性進(jìn)行研究,以期為YC在牦牛飼糧中的應(yīng)用和牦牛飼糧的合理配制提供理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)
本試驗(yàn)于2017年11月至2018年3月在四川省阿壩藏族羌族自治州茂縣南新鎮(zhèn)(東經(jīng)103°73′,北緯31°57′)進(jìn)行。該地區(qū)平均海拔約1500m,屬于高原性季風(fēng)氣候,干燥、多風(fēng)。試驗(yàn)期間,用高低溫溫度計(jì)(河北省衡水市順發(fā)儀器儀表廠)測(cè)得牦牛圈舍內(nèi)溫度在4~25℃。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì),選?。常额^4歲左右、體重相近[(180.31±29.73)kg]、健康的麥洼公牦牛隨機(jī)分為4組,每組9個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)1頭牦牛,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ組飼喂YC添加水平分別為0、0.5%、1.0%和1.5%的全混合日糧(TMR)。試驗(yàn)期90d,其中預(yù)試期10d,正試期80d。
1.3 試驗(yàn)飼糧
試驗(yàn)飼糧參照本課題組前期研究設(shè)計(jì),由精料和粗料(青貯玉米、發(fā)酵酒糟)按50∶50混合配制成TMR,其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。YC由美國(guó)國(guó)際生物營(yíng)養(yǎng)科技有限公司(BioNutrition International,Inc)提供,為黃色流動(dòng)性良好的細(xì)小顆粒,其營(yíng)養(yǎng)成分含量如下:粗蛋白質(zhì)≥18.0%、粗脂肪≥1.5%、粗纖維≤12.0%、水分≤12.0%、粗灰分≤6.0%。
1.4 飼養(yǎng)管理
試驗(yàn)開始前,做好圈舍清潔和消毒等準(zhǔn)備工作。牦牛進(jìn)場(chǎng)后,待其精神狀況良好后皮下注射伊維菌素注射液進(jìn)行驅(qū)蟲,2周后進(jìn)行再次驅(qū)蟲,驅(qū)蟲完成后進(jìn)入預(yù)試期。試驗(yàn)牦牛采用舍飼分欄栓系飼養(yǎng),占地面積約3m2。每天按預(yù)估采食量供給TMR,分別在07:00和16:00各飼喂1次。自由采食,自由飲水。每天記錄投料量和剩料量,計(jì)算每日采食量。
1.5 樣品采集及測(cè)定
1.5.1 瘤胃液的采集
試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天晨飼前,每組隨機(jī)選取5頭牦牛采用口腔導(dǎo)管采集瘤胃液,棄去最初的50mL(避免唾液的影響),然后分裝于15mL離心管和5mL凍存管中,15mL離心管-20℃保存,用于氨態(tài)氮(NH3⁃N)、MCP、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量的測(cè)定;5mL凍存管立即投入液氮中保存,用于細(xì)菌菌群多樣性的測(cè)定。
1.5.2 樣品的測(cè)定
飼糧中干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、鈣和磷含量參照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定,中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量參照Van Soest等方法進(jìn)行測(cè)定。
pH:采用PHS-10型便攜式pH計(jì)測(cè)定。
NH3⁃N含量:參照馮宗慈等的比色法測(cè)定。
MCP含量:參照Bradford提出的考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定。將瘤胃液渦旋振蕩1min,使微生物與食糜分離,在4℃下309×g離心5min,取上清液1.5mL于2mL EP管中,4℃下15640×g離心30min,棄上清液,底物中加入1.5mL0.5mol/L的NaOH溶液混勻,100℃水浴15min,再4℃下15640×g離心30min,取上清液加入3mL考馬斯亮藍(lán)染液(現(xiàn)配現(xiàn)用),振蕩混勻后靜置10min,用721型分光光度計(jì)在波長(zhǎng)595nm處比色?! ?/span>
VFA含量:用Agilent 6890N氣相色譜儀測(cè)定。以2-乙基丁酸(2EB)作為內(nèi)標(biāo)物,采用內(nèi)標(biāo)校正定量方法進(jìn)行計(jì)算。載氣為氮?dú)猓ǎ?),分流比40∶1,流量2.0mL/min,平均線速度38cm/s,柱壓11.3psi,采用程序升溫,初始溫度為120℃(3min),以10℃/min升溫至180℃(1min),氫焰檢測(cè)器溫度為250℃,氫氣(H2)流量40mL/min,空氣流量450mL/min,柱流量+尾吹氣流量45mL/min,進(jìn)樣口溫度為210℃,進(jìn)樣量為0.6μL。
1.5.3 瘤胃細(xì)菌多樣性
根據(jù)OMEGA⁃soil DNA試劑盒(Omega Biotek,美國(guó))說明書進(jìn)行總DNA抽提,DNA濃度和純度利用NanoDrop2000進(jìn)行檢測(cè),利用1%瓊脂糖凝膠電泳提取得到的DNA進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè);然后用338F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806R(5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)引物對(duì)V3~V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增程序?yàn)椋海梗怠骖A(yù)變性3min,27個(gè)循環(huán)(95℃變性30s,55℃退火30s,72℃延伸30s),最后72℃延伸10min(PCR儀:ABI GeneAmp 9700型)。擴(kuò)增體系為20μL:4μL5×FastPfu緩沖液,2μL2.5mmol/L dNTPs,0.8μL引物(5μmol/L),0.4μL FastPfu聚合酶,10ngDNA模板。
使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產(chǎn)物,利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit(Axygen Biosciences,美國(guó))進(jìn)行純化,Tris⁃HCl洗脫,2%瓊脂糖電泳檢測(cè)。利用QuantiFluorTM⁃ST(Promega,美國(guó))進(jìn)行定量檢測(cè)。然后用純化后的擴(kuò)增片段構(gòu)建Miseq PE 2×300的文庫(kù),采用Illumina MiSeq平臺(tái)(Illumina,美國(guó))進(jìn)行測(cè)序(上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司)。
原始測(cè)序序列使用Trimmomatic軟件質(zhì)控,使用FLASH軟件進(jìn)行拼接,使用的UPARSE軟件(version 7.1http://drive5.com/uparse/)根據(jù)97%的相似度對(duì)序列進(jìn)行操作分類單元(OTU)聚類,并在聚類的過程中去除單序列和嵌合體。利用RDPclassifier(http://rdp.cme.msu.edu/)對(duì)每條序列進(jìn)行物種分類注釋,比對(duì)Silva數(shù)據(jù)庫(kù)(SSU128),設(shè)置比對(duì)閾值為70%。
1.6 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)通過Excel 2010整理后,再使用SPSS 24.0進(jìn)行單因素方差分析,采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較,隨后對(duì)YC添加水平進(jìn)行線性(linear)和二次曲線(quadratic)的回歸分析。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,P≤0.05表示差異顯著,P>0.05表示差異不顯著,0.05<P<0.10表示有趨勢(shì)。
2結(jié)果與分析
2.1 飼糧中添加YC對(duì)牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響
由表2可知,Ⅲ組MCP含量顯著高于Ⅰ、Ⅱ組(P<0.05),與Ⅳ組差異不顯著(P>0.05),Ⅱ組顯著高于Ⅰ組(P<0.05);隨著飼糧中YC添加水平的升高,牦牛瘤胃液pH有呈線性降低的趨勢(shì)(P=0.058),NH3⁃N含量有呈二次曲線變化的趨勢(shì)(P=0.055),乙酸比例及乙酸/丙酸呈顯著線性降低(P<0.05),丙酸和丁酸比例呈顯著線性增加(P<0.05),總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)含量無(wú)顯著變化(P>0.05)。
2.2 飼糧中添加YC對(duì)牦牛瘤胃內(nèi)微生物區(qū)系的影響
2.2.1?。幔欤穑瑁岫鄻有苑治觥 ?/strong>
通過MiSeq測(cè)序,20個(gè)樣本中共獲得917770條優(yōu)質(zhì)細(xì)菌16S rRNA基因序列,每個(gè)樣本平均產(chǎn)生45889條,序列平均長(zhǎng)度為440bp。由表3可知,4個(gè)組的覆蓋度均大于0.99,能準(zhǔn)確地反映牦牛瘤胃中細(xì)菌的組成。Ⅱ組Chao指數(shù)顯著高于Ⅰ組(P<0.05),與Ⅲ、Ⅳ組差異不顯著(P>0.05),其余各指標(biāo)組間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
2.2.2?。郑澹睿顖D分析
在相似度為97%的水平下,4個(gè)組共聚類得到1463個(gè)OUT,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ組OUT數(shù)分別為1273、1346、1315和1334個(gè),共用1109個(gè)OUT,占OUT總數(shù)的75.8%,獨(dú)有的OUT數(shù)分別為9、20、11和31個(gè),占OUT總數(shù)的比例分別為0.71%、1.46%、0.84%和2.32%,表明各組OUT組成相似度較高,差異較小。
2.2.3 主坐標(biāo)分析(PCoA)
瘤胃細(xì)菌OUT水平上基于braycurtis距離計(jì)算的主坐標(biāo)分析結(jié)果見圖2,2個(gè)樣本間的距離代表這2個(gè)樣本組成的相似性與差異性,其距離越近,2個(gè)樣本的相似性越高。如圖2所示,主成分1和主成分2的貢獻(xiàn)值分別為10.96%和8.94%。與Ⅰ組相比,Ⅱ、Ⅲ組細(xì)菌組成差異較小,而Ⅳ組差異較大,表明在舍飼牦牛飼糧中添加1.5%的YC可以改變瘤胃細(xì)菌區(qū)系的組成。
2.2.4 瘤胃細(xì)菌組成分析
本次測(cè)序經(jīng)過序列比對(duì)和注釋,20個(gè)樣本共得到17個(gè)門、30個(gè)綱、49個(gè)目、81個(gè)科、210個(gè)屬。由表4可知,4個(gè)組在門水平上的優(yōu)勢(shì)菌群均為擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門,其相對(duì)豐度均在1%以上。隨著飼糧中YC添加水平的升高,疣微菌門的相對(duì)豐度呈顯著線性升高(P<0.05),Saccharibacteria的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),互養(yǎng)菌門的相對(duì)豐度呈顯著二次曲線變化(P<0.05),變形菌門和纖維桿菌門的相對(duì)豐度有呈二次曲線變化的趨勢(shì)(P=0.065,P=0.064)?! ?/span>
在屬水平上,4個(gè)組的優(yōu)勢(shì)菌屬均為普雷沃氏菌屬1、擬桿菌目BS11和理研菌科RC9,其相對(duì)豐度均在5%以上。同時(shí),隨著飼糧中YC添加水平的升高,克里斯藤菌科R7、奎因氏菌屬、瘤胃球菌科UCG⁃001和瘤胃球菌科UCG⁃014的相對(duì)豐度呈顯著線性降低(P<0.05),瘤胃球菌科UCG⁃011和瘤胃球菌屬2的相對(duì)豐度呈顯著二次曲線變化(P<0.05)。
2.2.5 屬水平細(xì)菌相對(duì)豐度與瘤胃發(fā)酵參數(shù)的相關(guān)性分析
圖3展示了舍飼牦牛瘤胃細(xì)菌屬水平相對(duì)豐度(排名前20的菌屬)與發(fā)酵參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。其中,pH與克里斯滕森菌科R7(r=0.520,P=0.019)、瘤胃球菌科UCG⁃001(r=0.557,P=0.011)和瘤胃球菌科UCG⁃014(r=0.522,P=0.018)的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān),NH3⁃N含量與克里斯滕森菌科R7(r=0.664,P=0.001)和瘤胃球菌科UCG⁃011(r=0.521,P=0.018)的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān),MCP含量與瘤胃球菌科UCG⁃014的相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.466,P=0.038),TVFA含量與奎因氏菌屬的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)(r=0.460,P=0.041),乙酸與瘤胃球菌科NK4A214的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)(r=0.546,P=0.013),丙酸比例與普雷沃氏菌科UCG⁃001的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)(r=0.469,P=0.037)。
3討論
3.1 飼糧中添加YC對(duì)舍飼牦牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響
瘤胃pH是瘤胃生理狀況的最直接表現(xiàn),與飼糧組成和營(yíng)養(yǎng)成分密切相關(guān),可綜合反映瘤胃微生物代謝和有機(jī)酸產(chǎn)生、吸收、排除及中和的狀況。Yoon等研究表明,反芻動(dòng)物瘤胃pH為6.2~6.8時(shí),瘤胃中發(fā)酵纖維物質(zhì)的微生物活性最高,pH為5.5~6.0時(shí),瘤胃中發(fā)酵淀粉的微生物活性最強(qiáng),當(dāng)瘤胃pH降低到5.5以下時(shí),動(dòng)物容易出現(xiàn)酸中毒。本試驗(yàn)中,各組pH均處于正常生理范圍內(nèi),隨著YC添加水平的升高呈線性降低的趨勢(shì),與Erasmus等在奶牛中的研究結(jié)果一致,可能是由于YC促進(jìn)了飼糧中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的快速降解,加速有機(jī)酸的積累,導(dǎo)致瘤胃pH下降?! ?/span>
NH3⁃N的含量可直接反映瘤胃中微生物生長(zhǎng)狀況,也是MCP合成主要原料。研究表明最適宜瘤胃微生物生長(zhǎng)的NH3⁃N含量為10~50mg/dL。本試驗(yàn)中,隨著YC添加水平的升高,NH3⁃N含量逐漸降低,與Erasmus等的結(jié)果一致,在奶牛飼糧中添加YC能降低瘤胃NH3⁃N含量。而Hristov等在奶牛中的研究發(fā)現(xiàn),YC對(duì)瘤胃含量無(wú)顯著影響,Liu等在綿羊的飼糧中添加YC能夠增加瘤胃NH3⁃N含量。不同的結(jié)果可能與動(dòng)物品種、飼糧組成、YC的來源、添加形式等有關(guān)。瘤胃內(nèi)NH3⁃N和MCP的含量密切相關(guān),MCP的含量可以反映微生物攝取和利用NH3⁃N的能力。本試驗(yàn)中,隨著YC添加水平的升高,MCP的含量線性升高,與Dias等的研究結(jié)果一致,在泌乳奶牛飼糧中添加YC降低了瘤胃NH3⁃N含量,增加了MCP的合成。Yoon等研究表明,YC能提高瘤胃微生物的活性和生長(zhǎng)繁殖,刺激蛋白分解菌的生長(zhǎng),加快NH3⁃N的生成和MCP的合成。
VFA是瘤胃內(nèi)碳水化合物發(fā)酵的主要產(chǎn)物,是反芻動(dòng)物主要的能量來源,包括乙酸、丙酸、丁酸及少數(shù)短鏈脂肪酸和支鏈脂肪酸。乙酸、丙酸和丁酸含量較高,其含量約占TVFA的95%左右,其中丙酸的轉(zhuǎn)化效率最高,乙酸最低。丙酸在糖異生作用下合成葡萄糖,乙酸是乳脂合成的主要前體,在動(dòng)物生產(chǎn)中丙酸比例越高,可為機(jī)體提供的能量越高。研究表明,在反芻動(dòng)物飼糧中添加YC可增加VFA的含量,也有研究表明,瘤胃中VFA的含量與YC的添加水平無(wú)顯著關(guān)系。本試驗(yàn)中,隨著YC添加水平的升高,瘤胃內(nèi)乙酸比例和乙酸/丙酸顯著降低,丙酸比例顯著增加。與Harrison等在泌乳奶牛飼糧中添加YC增加瘤胃丙酸比例和降低乙酸比例的結(jié)果一致。這說明在舍飼牦牛飼糧中添加YC可以使牦牛瘤胃發(fā)酵類型由乙酸型向丙酸型轉(zhuǎn)變,在采食量相同的情況下,促進(jìn)舍飼牦牛的增重。
3.2 飼糧中添加YC對(duì)舍飼牦牛瘤胃微生物區(qū)系的影響
16S rRNA高通量測(cè)序技術(shù)可以很好地揭示反芻動(dòng)物瘤胃微生物多樣性。本試驗(yàn)中,20個(gè)樣品通過Illumina MiSeq平臺(tái)測(cè)序后共獲得917770條優(yōu)化序列,平均長(zhǎng)度為440bp,共聚類得到1463個(gè)OTU。略高于楊琦玥等在牦牛中的研究結(jié)果。Mao等研究發(fā)現(xiàn),覆蓋度高于97%說明測(cè)序樣品取樣充分。本試驗(yàn)中各組覆蓋度均高于0.99,說明本次測(cè)序結(jié)果能真實(shí)地反映舍飼牦牛瘤胃細(xì)菌群落種類和結(jié)構(gòu)多樣性。Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)可反映瘤胃菌群的多樣性,Shannon指數(shù)越大,群落多樣性越高;Simpson指數(shù)越小,群落多樣性越高。Ace指數(shù)和Chao指數(shù)可反映瘤胃菌群的豐富度,其數(shù)值越大,群落豐富度越高。本試驗(yàn)中,在舍飼牦牛中添加YC不會(huì)影響瘤胃細(xì)菌多樣性,但會(huì)增加瘤胃細(xì)菌的豐富度?!?/span>
研究表明,擬桿菌門和厚壁菌門是反芻動(dòng)物瘤胃中的優(yōu)勢(shì)菌門。牦牛瘤胃中的優(yōu)勢(shì)菌門為擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門和螺旋菌門,本試驗(yàn)中,舍飼牦牛瘤胃優(yōu)勢(shì)菌門為擬桿菌門、厚壁菌門和變形菌門,與前人研究基本一致。Evans等研究發(fā)現(xiàn),擬桿菌門在非纖維物質(zhì)的降解中發(fā)揮重要作用,而厚壁菌門主要參與纖維物質(zhì)的分解。非纖維物質(zhì)經(jīng)瘤胃發(fā)酵后產(chǎn)生丙酸,而纖維物質(zhì)被降解后主要產(chǎn)生乙酸。本試驗(yàn)中,隨著YC添加水平的升高,擬桿菌門相對(duì)豐度逐漸增加,厚壁菌門的相對(duì)豐度逐漸降低,但差異不顯著,同時(shí),丙酸比例線性升高,乙酸比例線性降低。這可能與本試驗(yàn)在舍飼條件下進(jìn)行,牦牛采食了大量的精料,使得分解淀粉、可溶性碳水化合物的擬桿菌門的相對(duì)豐度升高有關(guān)。這說明YC可促進(jìn)擬桿菌門微生物的生長(zhǎng)、增殖,降解飼糧中非纖維類物質(zhì)產(chǎn)生更多的丙酸。螺旋菌門能夠降解纖維素、半纖維素、果膠等,對(duì)植物類纖維物質(zhì)轉(zhuǎn)化為VFA產(chǎn)生重要影響。本試驗(yàn)中,螺旋菌門的相對(duì)豐度先升高后降低,呈二次曲線變化。這表明在牦牛飼糧中添加1%的YC可促進(jìn)瘤胃微生物對(duì)纖維類物質(zhì)的降解,同時(shí)與纖維降解密切相關(guān)的纖維桿菌門也呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì),其在Ⅲ組(1%)纖維桿菌門相對(duì)豐度最高。這說明VFA含量與組成的變化可能與不同微生物對(duì)纖維物質(zhì)和非纖維物質(zhì)降解程度有關(guān)。疣微菌門在哺乳動(dòng)物胃腸道免疫耐受中起主要作用,其物種豐度的減少或缺失與宿主免疫力的下降密切相關(guān)。本研究中,隨著YC添加水平的升高,疣微菌門的相對(duì)豐度線性升高。這表明在飼糧中添加YC可能與增強(qiáng)機(jī)體免疫力相關(guān)?!?/span>
張紅濤研究荷斯坦后備牛瘤胃微生物組成時(shí)發(fā)現(xiàn),普雷沃氏菌屬和琥珀酸菌屬是瘤胃細(xì)菌區(qū)系的優(yōu)勢(shì)菌屬。高雨飛通過測(cè)序發(fā)現(xiàn)錦江牛瘤胃細(xì)菌多樣性發(fā)現(xiàn)在屬水平普雷沃氏菌屬、帕拉普氏菌屬、理研菌屬是優(yōu)勢(shì)菌屬。本試驗(yàn)中,舍飼牦牛瘤胃中優(yōu)勢(shì)菌屬為普雷沃氏菌屬1、擬桿菌目BS11和理研菌科RC9,與前人研究結(jié)果不完全一致,推測(cè)可能由動(dòng)物品種、年齡、飼糧結(jié)構(gòu)、飼養(yǎng)管理等不同引起的。普雷沃氏菌屬是瘤胃中數(shù)量最多的一類擬桿菌門菌屬,參與多種微生物代謝、具有較高活性的半纖維素降解能力和適應(yīng)不同飼糧結(jié)構(gòu)的能力,在粗蛋白質(zhì)、淀粉、木聚糖和果膠的降解過程中發(fā)揮重要作用。本試驗(yàn)中,普雷沃氏菌屬1的相對(duì)豐度最高,與前人研究結(jié)果一致,且各組間差異不顯著。這可能是本研究飼糧粗蛋白質(zhì)和能量水平相近,沒有對(duì)普雷沃氏菌屬的相對(duì)豐度產(chǎn)生顯著影響。瘤胃球菌屬包括黃色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌,是瘤胃中主要的纖維降解菌,能產(chǎn)生大量的纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶,降解粗飼料中的纖維素和半纖維素。本研究中,瘤胃球菌屬2的相對(duì)豐度呈二次曲線變化,表明在舍飼牦牛飼糧中添加YC可以促進(jìn)瘤胃球菌的生長(zhǎng)、增殖,提高飼糧中纖維的降解率。瘤胃菌科是厚壁菌門中一種革蘭氏陰性菌,可降解纖維物質(zhì)產(chǎn)生乙酸。本試驗(yàn)中,瘤胃球菌科UCG⁃011、瘤胃球菌科UCG⁃001和瘤胃球菌科UCG⁃014的相對(duì)豐度隨YC添加水平的升高而線性降低,使得乙酸比例呈線性降低,推測(cè)可能與YC促進(jìn)非纖維降解菌的生長(zhǎng)、增殖和飼養(yǎng)管理方式有關(guān)。同時(shí),本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)瘤胃球菌科NK4A214的相對(duì)豐度與乙酸比例呈顯著正相關(guān),且瘤胃球菌科UCG⁃001和瘤胃球菌科UCG⁃014的相對(duì)豐度與瘤胃液pH呈顯著正相關(guān),NH3⁃N含量與瘤胃球菌科UCG⁃011的相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)。這說明疣微菌科不同屬的代謝能力不同,其中NK4A214_group、UCG⁃001和UCG⁃014菌屬可能參與VFA代謝,而UCG⁃011屬的相對(duì)豐度可能與NH3⁃N含量的產(chǎn)生密切相關(guān)。克里斯滕森菌科屬于厚壁菌門,在維持胃腸道結(jié)構(gòu)和功能和動(dòng)物機(jī)體免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用。本試驗(yàn)中,克里斯滕森菌科R7的相對(duì)豐度隨著YC添加水平的升高而降低,且與瘤胃pH和NH3⁃N含量呈顯著正相關(guān),表明克里斯滕森菌科與VFA和NH3⁃N的代謝相關(guān),說明YC通過改善瘤胃微生物相對(duì)豐度,維持腸道結(jié)構(gòu)和功能,進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫力。
4結(jié)論
在舍飼牦牛飼糧中添加YC,可增加舍飼牦牛瘤胃細(xì)菌的豐富度,進(jìn)而對(duì)門和屬水平部分細(xì)菌的相對(duì)豐度產(chǎn)生影響,最終影響瘤胃液中pH、MCP含量和乙酸、丙酸、丁酸比例。
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