瘤胃纤维素酶来源的微生物及其作用机制

纤维素酶是一种高效的生物催化剂,在纤维素类物质的利用方面发挥着重要作用.瘤胃来源的纤维素酶是一类能够分解瘤胃中纤维素类物质的酶或酶系,能将纤维素类物质分解成葡萄糖供给动物生长所需.对纤维素进行了概述,分析了瘤胃纤维素酶来源的细菌、真菌和其他微生物种类和分泌的纤维素酶以及瘤胃各类微生物对纤维素的降解过程,并对纤维素酶的种类和降解机理进行了阐述,为进一步研究瘤胃纤维素酶提供参考.     

中草药添加剂对绵羊瘤胃微生物区系的影响

为研究中草药添加剂对绵羊瘤胃微生物区系的影响,选用15只装有永久性瘤胃瘘管的绵羊羯羊,按完全随机试验设计分为5组。其中4个试验组1个对照组,4个试验组分别添加4个中草药配方。运用分子生物学方法,对瘤胃内三种主要纤维分解菌:黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)和产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)进行实时定量PCR(real-time qPCR)测定。试验表明:添加中草药添加剂促进纤维分解菌的生长,各试验组中纤维分解菌数量均高于对照组。其中配方Ⅲ能够促进黄色瘤胃球菌(P0.05)和白色瘤胃球菌(P0.05)的生长。配方Ⅱ则有效地促进产琥珀酸丝状杆菌的生长(P0.05)。     

山羊痘口服疫苗免疫后对其瘤胃中主要细菌含量的影响

为弄清山羊痘口服疫苗免疫后对山羊的安全性,采用实时定量PCR方法,对山羊免疫后瘤胃中主要细菌的含量进行了测定。结果表明:口服疫苗组山羊瘤胃中白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和黄化瘤胃球菌3种纤维分解菌在30d前会产生一定程度的变化,但30d后,瘤胃中的3种纤维分解菌的含量变化与空白对照组差异不显著,口服疫苗未造成瘤胃微生态紊乱,具有较好的安全性。     

日粮添加纳豆芽孢杆菌对断奶后犊牛胃肠道纤维分解菌的影响

研究日粮中添加纳豆芽孢杆菌对断奶后犊牛瘤胃及肠道中主要的纤维分解菌琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)、黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flave faciens)、白色瘤胃球菌(Ruminobacter albus)、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)和脂解厌氧孤杆菌(Anaerovibrio lipolytica)数量的影响.选取8头断奶犊牛,处理组犊牛日粮中添加含菌量为1010 CFU的纳豆枯草芽孢杆菌菌液.采集犊牛瘤胃食糜提取总DNA,利用种属特异性引物和实时荧光定量PCR计算菌群数量变化.结果表明,脂解厌氧弧杆菌是对照组犊牛消化道中的优势纤维分解菌;琥珀酸丝状杆菌、白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌存在于除十二指肠之外的其他肠道中.与对照相比,在处理组瘤胃、空肠和回肠中都检测到了黄色瘤胃球菌,犊牛其他肠道部位的纤维分解菌的数量均有增加,回肠中琥珀酸丝状杆菌、白色瘤胃球菌及溶纤维丁酸弧菌的数量分别比对照组增加了69.3%、86.2%和76.5%.本研究表明纳豆芽孢杆菌促进了以上几种纤维分解功能菌群在断奶后犊牛消化道中的定植和生长.     

蒙古绵羊瘤胃固、液相附着微生物的RT-PCR检测

 【目的】应用Real-time PCR（RT-PCR）对蒙古绵羊瘤胃内容物固、液相附着微生物的生态分布进行定量研究。【方法】采集3只蒙古绵羊瘤胃内容物,固液分离后对各相中所附着的微生物进行定量检测,包括总细菌、总厌氧真菌和3种主要纤维降解菌－白色瘤胃球菌Ruminococcus albus、黄色瘤胃球菌Ruminococcus flavefaciens、产琥珀酸拟杆菌Fibrobacter succinogenes。【结果】固相中总细菌、总厌氧真菌和3种纤维降解菌的16S或18S rRNA 基因考贝数显著高于液相,分别是液相附着微生物的7.22倍（P＜0.05）、56.85倍（P＜0.01）、2.69倍（P＜0.05）、4.19倍（P＜0.01）和7.59倍（P＜0.01）。瘤胃固相中F.succinogenes 菌的丰度为0.55%,高于R.flavefaciens 菌（0.53%）和R.albus菌（0.09%）。瘤胃液相中R.flavefaciens菌的丰度最高,为0.91%,高于F.succinogenes菌（0.52%）和R.albus 菌（0.24%）。【结论】RT-PCR方法能够准确对瘤胃固、液相附着微生物进行定量分析。     

有机物料腐熟剂中纤维素酶活力测定方法的比较

<正>有机物料腐熟剂能够加速各种有机物料(包括农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾及城市污泥等)的分解和腐熟,原因在于其含有大量可以产生纤维素酶的微生物体如细菌、真菌等。纤维素酶是使纤维素降解生成葡萄糖及纤维二糖的一类酶的总称,在分解纤维素时起生物催化作用。实践中以纤维素酶活力来表征纤维素酶的生物催化能力,但由于纤维素酶来源不同,其组成及各组分比例差异较大,且其作用的底物复杂,使得纤维素酶活力     

纤维素分解菌的分离鉴定及生物学特性研究

对从土壤中分离到的4株纤维素分解细菌菌1、菌2、菌3、菌4进行生物学特征研究.4种菌株都能分解稻草和滤纸,其中菌1对稻草和滤纸的分解能力最强,分解效率分别为35.11%和26.15%.4种菌株在NaNO3、(NH4)2SO4作为氮源时生长缓慢且酶活力低,而在蛋白胨作为氮源时酶活力则达到较高水平.菌1、菌2、菌3、菌4产生纤维素酶的最适温度分别为28、20、28、40 ℃.4株纤维分解菌产生纤维素酶的最适pH值为6～7.菌1与荧光假单胞菌(Pseudonomas fluorescens)16S rDNA核苷酸同源率为99.2%.根据形态学、生理生化检测以及16S rDNA核苷酸序列分析结果,鉴定菌1是荧光假单胞菌.     

一种评价稻秆降解菌分解能力的方法

[目的]探究一种评价稻秆降解菌分解能力的新方法。[方法]以10株秸秆降解细菌为材料,研究其在羧甲基纤维素钠平板上的水解圈以及其在纯稻秆粉为碳源的液体发酵培养基中的纤维素和半纤维素酶活力与稻秆相对降解率(RDR)的关系。[结果]菌株在羧甲基纤维素钠平板上的水解圈直径(D)、水解圈-菌落直径比(D/d)、纤维素和半纤维素最大酶活力与RDR均未达到显著关系(P>0.05);液体发酵培养1周内每天的纤维素和半纤维素酶活力与RDR没有显著线性关系。而菌株在液体发酵培养1周内的累积纤维素酶活力、累积半纤维素酶活力与RDR成显著正相关(P<0.05);培养1周内累积纤维素半纤维素酶活力与RDR达到极显著水平(P<0.01)。[结论]说明采用单个累积酶活力和总累积酶活力(纤维素酶和半纤维酶)能够更好地评价菌株对稻秆的实际降解能力,可作为秸秆降解菌降解能力的评价指标。     

酸处理·酶制剂对杏鲍菇菌渣还原糖和纤维素降解的影响

为探究酸处理(酸浓度、时间、温度)、酶制剂(纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶)对杏鲍菇菌渣的影响,以河北采集的杏鲍菇菌渣为原料,以总还原糖含量为研究指标,通过主成分分析方法研究影响杏鲍菇菌渣酸处理的因素;以中性洗涤纤维减少量和酸性洗涤纤维减少量为响应值,开展正交试验,分析酶制剂对其的影响。结果表明：40℃条件下,2%和3%酸浓度处理随时间的延长会降解总还原糖;60℃条件下,酸浓度的增加可以减缓总还原糖的降解;80℃条件下,1%和2%酸浓度处理可以促进多糖的降解,提高总还原糖含量。根据主成分分析结果可知,温度与总还原糖含量呈正相关,是影响杏鲍菇菌渣多糖降解的最主要因素。正交试验结果表明,木聚糖酶添加量和纤维素酶添加量是影响中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维降解的最主要因素,最优酶解配方为纤维素酶85 U/mL、木聚糖酶220 U/mL、葡聚糖酶40 U/mL,说明菌渣经酸、酶处理后可作为反刍饲料。     

基于WSC-9的人工组建的简化复合菌系的纤维素分解能力与酶活特性

为了研究复合菌系分解纤维素的分解特性,将从复合菌系中分离的一株厌氧细菌WSC-B(Clostridium sp.)与另外2株好氧细菌(Bacillus sp.和Clostridiaceae sp.)重新组合为一个新的复合菌系F1,通过减重法分析F1纤维素分解能力,利用3,5-二硝基水杨酸显色法(DNS法)分析F1产生的几种纤维素酶的活性。结果表明:复合菌系在接种后10 d可使水稻秸秆和滤纸分别减重73.9%和70.6%。WSC-B、WSC-A、WSC-5比例为3∶2∶1时,降解效果最佳。复合菌系F1的纤维素滤纸酶活、外切酶、内切酶、β-葡萄糖苷酶的最大值分别为16.26 U·m L-1、56.25 U·m L-1、30.67 U·m L-1和10.81 U·m L-1。     

日粮精粗比对泌乳奶牛瘤胃纤维降解酶活性及血液指标的影响

选择4头安装有瘤胃瘘管的泌乳奶牛,按4×4拉丁方设计,研究日粮精粗质量比约为30∶70的“高低质粗料型”日粮、30∶70的混合型高青贮日粮、50∶50的精粗料比例相当的日粮及65∶35的高精料日粮等4种不同精粗比日粮对瘤胃纤维降解酶活性及血液指标的影响。结果显示,奶牛采食4种精粗比不同的日粮,均能达到满足纤维降解及纤维分解菌生长要求的瘤胃pH值;日粮精粗比对微晶纤维素、羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶和木聚糖酶等瘤胃纤维降解酶活性的影响差异不显著(P>0.05),对奶牛颈静脉血中血浆葡萄糖浓度和血清生长激素、胰岛素、胰高血糖素浓度亦无显著(P>0.05)影响。说明4种精粗比日粮对奶牛瘤胃纤维降解酶活性及上述血液指标没有影响。     

不同预处理对猴头菇菌渣及水稻秸秆水解性能的影响

以猴头菇菌渣和水稻秸秆为原料,以纤维素酶和表面活性剂为水解剂,研究了添加水解剂对还原糖含量、CMC酶活性、底物回收率等的影响。结果表明,添加表面活性剂的纤维素酶降解秸秆纤维素产糖的效率高于未添加表面活性剂的降解产糖效率,纤维素酶降解试验底物回收率大小顺序为TU2TU1CKHOU2HOU1;猴头菇菌渣降解率远远高于碱处理水稻秸秆,在酶解试验中产糖量大小顺序为HOU2TU2TU1CKHOU1。菌渣中酶和加入的酶液共同降解底物产糖效率高于其他组,在酶解试验中酶活性大小顺序为HOU1TU2TU1HOU2CK。纤维素酶降解纯菌渣CMC酶活性最高。     

秸秆纤维素分解菌的分离筛选

利用纤维素分解菌生产发酵饲料是当前饲料业的一个发展方向,它可将纤维素分解为牲畜可利用的糖。此项试验从各种土壤及饲料中分离到12株能分解纤维素的菌株。分别测定滤纸分解度、CMC酶活、FPA酶活和天然纤维素酶活,筛选出6株对天然秸秆纤维素有较强降解能力的菌株。通过改变其培养基中天然纤维素的含量,发现随着培养基中天然纤维素含量的增加,酶活力也随之升高。     

不同预处理对苹果渣还原糖含量的影响

研究了高温、酸解、酶解和菌解等不同预处理方法对苹果渣中还原糖含量的影响。结果表明,高温对苹果渣中还原糖含量的影响不大,且对其有很好的灭菌作用;酸解、酶解和菌解后的苹果渣中,还原糖含量均显著增加;酸解时,当pH=1,T=121℃,20~60 m in时,还原糖含量随酸解时间的延长变化不明显;3种供试纤维素酶中,3#酶的降解效果最好;21株供试菌中,FG 03的降解效果最好,FG 07,FG 10和FG 11的降解效果次之。     

独龙牛瘤胃细菌纤维素酶基因克隆

[目的]从分子生物学水平对独龙牛的瘤胃纤维素酶基因资源进行筛选及酶学特性研究,为后续开发利用新的纤维素酶提供参考依据,也为揭示瘤胃微生物降解纤维素的作用机理打下基础.[方法]提取独龙牛瘤胃微生物中的大片段基因组DNA,构建瘤胃微生物基因组文库,并进行纤维素酶活性筛选,筛选获得的高活性基因经测序后进行生物信息学分析与酶学性质研究.[结果]从独龙牛瘤胃中共获得20352个阳性克隆,白斑率达92%,构建的瘤胃微生物基因组文库容量899.6 Mb,空载率1.82%.从瘤胃微生物基因组文库筛选获得2个具有纤维素酶活性的阳性克隆(B1和B2),其中,B1基因序列长1230 bp,编码409个氨基酸,基因编码产物与来自Ruminococcusalbus纤维素酶基因编码产物(β-1,4-内切葡聚糖酶,GenBank登录号P23661.1)的覆盖率高达99%,其同源性高达97%;B2基因序列长1002 bp,编码333个氨基酸,基因编码产物与Unculturedmicroorganism纤维素酶基因编码产物(纤维糊精酶,GenBank登录号ADB80112.1)的覆盖率高达99%,其同源性为83%.B1和B2基因可在Rosetta原核表达宿主菌中成功诱导表达,B1纤维素酶的最适pH为6.0,最适温度40℃;B2纤维素酶的最适pH为6.0,最适温度40~50℃.[结论]从构建的独龙牛瘤胃微生物基因文库中筛选获得2株具有较高活力的纤维素酶(B1和B2),其中,B1为β-1,4-内切葡聚糖酶,而B2为新的纤维糊精酶,可为纤维素的体外降解提供新型材料.     

参与玉米秸杆降解的真菌类型研究

为了研究玉米秸秆降解过程中真菌活动规律,采集正在腐烂的玉米秸秆,通过平板分离、透明圈平板筛选及纤维素酶、木质素酶、果胶酶活性测定,记录菌体类型及酶活状况。结果表明,19种真菌参与其降解过程,其中纤维素降解菌11种,木质素降解菌9种,同时发现3种菌具有果胶降解能力且菌株酶活较高。说明在纤维素酶产生菌、木质素酶产生菌联合作用于秸秆降解的同时,果胶降解菌群也是秸秆降解菌的重要组成之一。     

日粮中添加维基尼亚霉素对肉牛瘤胃微生物数量的影响

选用4头体重为559.4±30.1kg,健康且装有瘤胃瘘管的4岁龄杂交肉牛,进行重复交叉试验设计,处理组添加维吉尼亚霉素,旨在观察日粮中添加维基尼亚霉素对瘤胃微生物数量的影响。在每个正试验期第28天的饲喂前8:00和饲喂后12:00、16:00采集瘤胃液进行亨氏滚管法培养计数。试验发现日粮中添加维基尼亚霉素能有效抑制调节瘤胃微生物中淀粉降解菌数量和蛋白降解菌数量(P<0.01),但对纤维降解菌、总细菌和原虫的数量影响不显著。维吉尼亚霉素在不同采样时间点抑制调节瘤胃微生物数量的统计结果显示,维吉尼亚霉素在8:00时,能有效抑制调节淀粉降解菌数量(P<0.05),在12:00时,能有效抑制淀粉降解菌数量和蛋白降解菌数量(P<0.05)。维吉尼亚霉素在不同时间点对纤维降解菌、总细菌和原虫的数量影响不显著。但对照组和处理组中,原虫数量和总细菌数量随时间均呈现出"高-低-高"的趋势。结果表明,向日粮中添加维吉尼亚霉素能有效调节高精料条件下占主导地位的淀粉降解菌和蛋白降解菌的数量,从而缓解瘤胃酸中毒。     

酵素菌技术在养殖业中的应用

酵素菌是由细菌、放线菌和酵母菌3大类21种有效微生物组成的群体。从整体上看酵素菌中的微生物有如下特点：（1）喜好氧生活,如枯草芽孢杆菌在厌气条件下不能生长;（2）对有机物分解能力强,如多食黄杆菌分解糖的能力强,常作为发酵剂使用;（3）能产生一些营养物质,如酵母菌含有丰富的维生素和蛋白质,米根霉含有丰富的蛋向酶,常作为糖菌使用;（4）耐高温,生长适温一般都在25～30℃,在生产秸秆堆肥时堆内温度达55—60℃,酵素菌照常生长发育;（5）内含淀粉酶、蛋白酶、脂肪、纤维素酶、氧化还原酶、乳糖酶、麦芽糖酶、蔗糖酶、尿酶、酒精酶等几十种不同类型的酶类。     

饲粮中牧草类型对绵羊瘤胃微生物和瘤胃发酵特性的影响

试验以装有瘤胃瘘管的绵羊4只作为试验动物,采用交叉设计评估饲粮牧草类型对饲养周期中绵羊瘤胃微生物种群的影响。分别饲喂苜蓿干草或青干草70%作为牧草,同时饲喂精料30%。饲喂2次·d-1,并在早上饲喂之后的0、4和8h采集瘤胃液。苜蓿干草和青干草对瘤胃pH、乳酸浓度和木聚糖酶活性无显著影响(P0.05),苜蓿干草组的NH3-N、总挥发性脂肪酸、羧甲基纤维素水解酵素和淀粉酶活性显著高于青干草组(P0.05)。通过显微镜计数法测定发现,苜蓿干草组的总原虫数量显著高于青干草组(P0.05);但经PCR测定发现,青干草组的原虫DNA浓度更高(P=0.06),同时测定发现原虫数量和原虫DNA浓度无相关性(P0.05)。与苜蓿干草组相比,青干草组有更多的产琥珀酸拟杆菌、黄色瘤胃球菌和真菌(P0.001~0.05),但对细菌DNA浓度、白色瘤胃球菌的相对浓度和产甲烷古菌无显著影响(P0.05)。两处理组的所有菌群DNA浓度在餐后的变化相似,在饲喂后4 h,总细菌和原虫的DNA浓度下降(P0.05),但在8 h后又恢复到饲喂前的水平。CMC酶和木聚糖酶的活性与总细菌的DNA浓度或3种纤维分解菌的相对浓度无相关性(P0.05),但木聚糖酶活性与两种原虫数量、原虫DNA浓度呈正相关(P0.05)。两种牧草的发酵参数和微生物餐后进化是相似的,饲喂低品质牧草的羊有更多的纤维素分解菌和真菌,这可能是为了更好地消化更多的纤维素和更复杂的牧草。     

运用Rusitec系统研究不同碳水化合物对麦秸消化率的影响机理

试验运用Rusitec系统验证一种假设,即添加少量易溶解的碳水化合物能提高瘤胃微生物活性,瘤胃微生物细胞死亡和水解后可提供纤维分解细菌所需要的养分.试验采用4×4拉丁方设计.4个处理为基础日粮(麦秸+尿素)、基础+大豆壳、基础+淀粉和基础+果胶.4个处理的麦秸中性洗涤纤维(NDF)48 h尼龙袋降解率分别为:基础日粮54.7%、添加大豆壳和果胶的(57.3%和56.2%)显著高于基础日粮、添加淀粉的变化不大(55.4%).大豆壳、淀粉和果胶显著提高麦秸有机物(OM)总降解率和短链脂肪酸(SCFA)总产量.但是,果胶显著提高而淀粉显著降低乙酸浓度.通过电镜下观察,添加果胶导致麦秸上纤维分解菌数量增加,而大豆壳导致厌氧性真菌数量增加,真菌的活动提高氨氮浓度.通过最大概率记数法(MPN)测定发酵液的微生物总数和纤维分解菌数量,添加大豆壳和果胶显著提高发酵液的微生物总量,但不影响纤维分解菌数量,添加大豆壳和果胶导致麦秸N降解率低是由于麦秸纤维附着较多的纤维分解菌.因此,添加像大豆壳或果胶这样少量的碳水化合物对麦秸纤维降解具有益作用.