复方中草药添加剂对生茸期梅花鹿瘤胃发酵及菌群结构的影响

试验旨在研究复方中草药添加剂对生茸期梅花鹿瘤胃发酵及菌群结构的影响。选取12头梅花鹿，随机分为2组，对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂基础饲粮+10 g/（头·d）复方中草药添加剂，预试期7 d，正式饲喂49 d。结果表明：(1)试验组瘤胃pH显著高于对照组（P<0.05），而丙酸浓度显著低于对照组（P<0.05）。(2)试验组Chao1和Ace指数显著低于对照组（P<0.05）。(3)在门水平上，试验组厚壁菌门和广古菌门的相对丰度显著高于对照组（P<0.05），而未分类细菌和放线菌门的相对丰度显著低于对照组（P<0.05）；在属水平上，试验组克里斯滕森菌科＿R-7菌属、醋酸菌属、瘤胃球菌属和瘤胃球菌科＿NK4A214菌属的相对丰度显著高于对照组（P<0.05）。综上所述，添加10 g/（头·d）的复方中草药添加剂能够提高生茸期梅花鹿瘤胃p H，降低瘤胃菌群丰富度并改变菌群结构。     

γ-聚谷氨酸对小尾寒羊瘤胃发酵及菌群结构的影响

试验旨在研究通过16S rDNA高通量测序分析技术测定饲粮中添加γ-聚谷氨酸(γ-PGA)对小尾寒羊瘤胃发酵参数及菌群结构的影响。采用单因素完全随机试验设计,选取检疫合格、体重(37.1±0.5)kg的3月龄小尾寒羊公羊24只,随机分为对照组和试验组。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中添加20 g/(只·d)的γ-PGA,预试期14 d,正试期7 d,正试期第7天晨饲2 h后通过瘤胃液采样器采集瘤胃液测定瘤胃发酵参数,并利用16S rDNA高通量测序分析技术测定瘤胃液中菌群结构。结果表明:试验组小尾寒羊瘤胃液氨态氮(P<0.01)、乙酸浓度(P<0.05)高于对照组,但两组试验羊的瘤胃液pH、丙酸、丁酸、乙酸/丙酸及微生物蛋白间无显著差异;饲粮中添加γ-PGA可提高小尾寒羊瘤胃菌群多样性(P<0.01);在门水平上,试验组小尾寒羊瘤胃液中软壁菌门、螺旋菌门、未注释细菌门及蓝藻门的相对丰度低于对照组(P<0.01),放线菌门的相对丰度高于对照组(P<0.01);试验组拟杆菌门和互养菌门的相对丰度均高于对照组(P>0.05);在属水平上,饲粮添加γ-PGA后小尾寒羊瘤胃液中普雷沃式菌属的相对丰度提高了8.2%,并且可提高小尾寒羊瘤胃内解琥珀酸菌属的相对丰度(P<0.01)。由此可见,饲粮中添加γ-PGA能够极显著提高小尾寒羊瘤胃乙酸、氨态氮及菌群多样性,对其纤维素降解菌的生长影响显著,可提高拟杆菌门和互养菌门的相对丰度,还能够提高普雷沃式菌属的相对丰度。     

日粮中补充酵母硒对荣昌商品猪肠道屏障和肠道菌群的影响

本研究旨在明确日粮中补充酵母硒对猪肠道屏障功能和肠道菌群的影响。试验选用150日龄、体重85 kg左右的荣昌×约克夏二元杂交猪（荣昌商品猪）48头,随机分为2组,每组6个重复,对照组饲喂基础日粮（硒含量0.2 mg/kg）,试验组日粮额外添加0.5 mg/kg酵母硒,持续48 d。试验结束时,每个重复选择1头猪屠宰后采集血液、回肠肠壁和结肠内容物用于生化指标、肠道形态结构和肠道菌群分析。结果表明：与对照组猪相比,试验组猪的肠壁肌层厚度增加（P<0.001）,紧密连接蛋白Zo-1(P<0.01)和Claudin(0.05相似文献   

体外法研究酵母发酵饲料对瘤胃发酵参数及瘤胃细菌数量的影响

本试验利用体外法研究日粮中添加酵母发酵饲料对瘤胃发酵参数及瘤胃细菌数量的影响。对照组只含培养底物,试验组在培养底物基础上添加酵母发酵饲料,采用实时荧光定量PCR(qPCR)方法测定瘤胃细菌总数和6种瘤胃功能细菌的数量,同时测定发酵液的产气量、pH、挥发性脂肪酸(VFA)等体外发酵参数。结果表明:酵母发酵饲料能够显著提高瘤胃细菌总数(P0.05),促进溶纤维丁酸弧菌、埃氏巨型球菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和琥珀酸丝状杆菌的生长繁殖(P0.05),显著降低牛链球菌数量(P0.05);与对照组相比,试验组的产气量显著增加(P0.05);添加酵母发酵饲料也显著提升了氨态氮(NH_--3-N)的浓度(P0.05)和菌体蛋白(BCP)浓度(P0.05);试验组乙酸、丁酸及总挥发性脂肪酸(TVFA)含量显著高于对照组(P0.05);添加酵母发酵饲料对pH无显著性影响(P0.05)。     

饲粮氯化胆碱含量对湖羊瘤胃菌群和血浆氧化三甲胺含量的影响

本试验旨在研究湖羊瘤胃菌群和血浆氧化三甲胺含量对饲粮氯化胆碱含量变化的响应。选取12只体重相近、育肥期健康公湖羊,随机分为对照组和试验组,每组6只。对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂在基础饲粮中添加0.05%氯化胆碱的试验饲粮,试验持续28 d。分别于试验第27和28天晨饲前采集血样和瘤胃内容物。采用靶向代谢组学、高通量测序和实时荧光定量PCR技术对瘤胃菌群和血浆氧化三甲胺含量进行分析。结果显示:与对照组相比,试验组湖羊生长性能和瘤胃发酵参数没有显著差异(P0.05)。试验组血浆氧化三甲胺含量有升高趋势(P=0.075)。主成分分析(PCoA)结果显示,氯化胆碱改变了细菌菌群结构。线性判别分析(LDA)结果显示,韦荣球菌科(Veillonellaceae)和Oribacterium在对照组中富集,拟杆菌科(Bacteroidaceae)、拟杆菌属(Bacteroides)、柔膜菌纲(Mollicutes)、无壁菌门(Tenericutes)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和柔膜细菌RF9在试验组中富集。实时荧光定量PCR结果显示,氯化胆碱显著促进了瘤胃甲烷马赛球菌目(Methanomassiliicoccales)菌群增殖(P=0.016),但未显著影响胆碱降解细菌cutC基因的丰度(P=0.462)。综上所述,饲粮添加0.05%的氯化胆碱改变了湖羊瘤胃细菌和甲烷菌菌群结构,且有提高血浆中氧化三甲胺含量的趋势。     

青贮饲用油菜对育肥期山羊瘤胃发酵参数及微生物多样性的影响

本试验旨在研究青贮饲用油菜对山羊瘤胃发酵参数及微生物多样性的影响。将24只3月龄左右宜昌白山羊[平均体重(14.83±0.32) kg,公母各半]随机分为2组。试验组饲喂含有青贮饲用油菜的全混合饲粮,对照组饲喂含有青贮全株玉米的全混合饲粮,预试期7 d,正饲期90 d。试验结束时,每组屠宰6只羊,取瘤胃液测定pH、氨态氮、瘤胃液菌体蛋白质、挥发性脂肪酸等指标,并采用16S高通量测序方法分析瘤胃中菌群结构。结果表明,试验组与对照组山羊的平均日增重、干物质采食量和料重比无显著差异(P>0.05)。试验组与对照组间山羊瘤胃液pH值、氨态氮无显著差异(P>0.05);试验组山羊瘤胃液菌体蛋白含量和异丁酸含量显著高于对照组(P<0.05),其他挥发性脂肪酸含量差异不显著(P>0.05);瘤胃菌群结构分析结果表明,试验组和对照组相对丰度大于0.1%的菌门,分别有15和14个,两组中共有的菌门按照丰度排序依次是拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、螺旋体门和Saccharibacteria,但各菌门丰度组间差异不显著(P>0.05)。属水平上,两个组山羊瘤胃液中普雷沃氏菌属的微生物含量均最多。试验组与对照组有显著差异的菌群Prevotella_1丰度从21.10%减少到16.66%,模糊分类群丰度从1.95%增加到3.19%(P<0.05)。综上所述,饲喂青贮饲用油菜能保持山羊瘤胃内环境及微生物菌群结构稳定,维持瘤胃正常发酵。     

副干酪乳杆菌发酵饲料对生长猪生长性能、粪便菌群数量与挥发性脂肪酸含量以及血清生化和免疫指标的影响

本试验旨在研究副干酪乳杆菌发酵饲料对生长猪生长性能、粪便菌群数量与挥发性脂肪酸含量以及血清生化和免疫指标的影响。选取平均体重为(20.86±0.62)kg的健康"长×大"二元生长猪140头,随机分为2组(对照组和试验组),每组5个重复,每个重复14头。对照组生长猪饲喂基础饲粮,试验组生长猪饲喂由95%基础饲粮和5%副干酪乳杆菌发酵饲料组成的试验饲粮。预试期5 d,正试期31 d。结果显示:与对照组相比,1)试验组生长猪的末重和平均日增重分别提高了6.32%(P<0.05)和12.23%(P<0.05),料重比降低了8.58%(P<0.05);2)试验组生长猪粪便中乳酸菌的数量显著提高(P<0.05),大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的数量显著降低(P<0.05);3)试验组生长猪粪便中乙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸的含量分别提高了13.44%(P<0.05)、20.51%(P<0.05)和11.01%(P<0.05);4)试验组生长猪血清中总蛋白、球蛋白、免疫球蛋白G和免疫球蛋白A的含量分别提高了18.85%(P<0.05)、33.31%(P<0.05)、15.85%(P<0.05)和45.86%(P<0.05),血清中尿素氮和结合珠蛋白的含量分别降低了19.29%(P<0.05)和52.72%(P<0.05)。以上结果表明,在饲粮中添加副干酪乳杆菌发酵饲料可提高生长猪的生长性能,调节肠道菌群平衡,增强机体免疫功能并增加粪便中挥发性脂肪酸的含量。     

以16S rDNA高通量测序法研究果寡糖对奶牛瘤胃菌群结构及多样性的影响

试验通过16S rDNA高通量测序技术研究果寡糖对奶牛瘤胃菌群结构及多样性的影响。采用2×2交叉设计,选用4头泌乳阶段相近、胎次相同的中国荷斯坦泌乳奶牛为试验动物,随机分为2组(试验组和对照组),对照组饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加果寡糖60g/(d·头),每期21d,预饲期14d,正试期7d,交叉试验过渡期14d。分别于饲喂前(0h)和饲喂后2、4、6、9、12h通过口腔导管采集瘤胃液,每期连续采集3d(第16、17、18天),利用16S rDNA高通量测序技术测定瘤胃液中菌群结构及其多样性。结果显示,从Alpha多样性指数(Simpson、Shannon)、丰富度指数(Chao、Ace)及Beta diversity热图可知,果寡糖具有降低奶牛瘤胃中细菌多样性的趋势。从门水平上分析,试验组及对照组中奶牛瘤胃中拟杆菌门、厚壁菌门和变形细菌门占总细菌的95%以上,果寡糖显著降低了奶牛瘤胃未注释细菌门的丰度(P0.05),互养菌门丰度有增加的趋势(P=0.075)。从属水平上分析,果寡糖显著提高了奶牛瘤胃假单胞菌属丰度(P0.05),极显著提高了拟杆菌属丰度(P0.01),而脱盐杆菌属丰度显著降低(P0.05)。与对照组相比,添加果寡糖的试验组奶牛瘤胃中瘤胃球菌属、丁酸弧菌属、琥珀酸菌属、未注释毛螺菌属丰度分别增加80.0%、7.5%、127.9%和20.0%,但差异均不显著(P0.05)。综上所述,本试验条件下,果寡糖的添加对奶牛瘤胃细菌菌群多样性及结构存在一定的影响,果寡糖显著提高了奶牛瘤胃中不发酵糖类的假单胞菌属的丰度,使碳水化合物为发酵源的瘤胃拟杆菌丰度极显著增加,对瘤胃纤维降解菌丰度的增加具有促进作用。     

复合植物提取物对奶牛瘤胃细菌菌群的影响

[目的] 研究饲粮中添加蒲公英、益母草、金银花和连翘4种植物的乙醇提取物对泌乳期荷斯坦奶牛瘤胃细菌菌群的影响。[方法] 采用完全随机试验设计,将24头泌乳期荷斯坦奶牛随机分为对照组和试验组,每组12头。对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂基础饲粮+0.3%/（头·d）复合植物提取物。试验期共75 d,预试期15 d,正试期60 d。于试验正式期第60天通过口腔采集奶牛瘤胃液,提取瘤胃液样品总DNA,利用16S rDNA序列分析技术研究饲粮中添加复合植物提取物对奶牛瘤胃细菌菌群的影响。[结果] 对照组与试验组的瘤胃微生物在OTU水平上可相互分离。试验组奶牛瘤胃细菌的α多样性指数与对照组差异不显著（P>0.05）。添加复合植物提取物改变奶牛瘤胃中17个细菌菌门相对丰度,但试验组与对照组差异不显著（P>0.05）;在门水平上,2组的拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）在总菌群中占比最高;在属水平上,试验组瘤胃细菌相对丰度与对照组差异不显著（P>0.05）,2组优势菌属均为普雷沃菌属1（Prevotella 1）。通过LEFse分析发现,与对照组相比,试验组奶牛瘤胃中的拟杆菌目（Bacteroidales）相对丰度显著（P<0.05）降低,而双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）的相对丰度显著（P<0.05）增加。[结论] 在泌乳期奶牛饲粮中添加0.3%的蒲公英、益母草、金银花和连翘复合提取物具有调节瘤胃菌群的作用。     

单宁和裂壶藻粉对滩羊生长性能及瘤胃菌群多样性的影响北大核心CSCD

本试验旨在探究饲粮中添加单宁和裂壶藻粉对滩羊生长性能及瘤胃菌群多样性的影响。选取体重[(25.53±3.18)kg]相近的5月龄健康滩羊公羔48只,随机均分为4组,每组12个重复,对照组饲喂基础饲粮,试验Ⅰ组饲喂基础饲粮+0.4%单宁,试验Ⅱ组饲喂基础饲粮+2.0%裂壶藻粉,试验Ⅲ组饲喂基础饲粮+0.4%单宁+2.0%裂壶藻粉。试验期共105 d,其中预试期15 d,正试期90 d。结果表明:1)与对照组相比,试验Ⅰ组羊只的总增重显著增加(P<0.05)。2)各试验组的操作分类单元数目均低于对照组,表现为对照组>试验Ⅰ组>试验Ⅱ组>试验Ⅲ组。3)与对照组相比,试验Ⅲ组Sobs指数、Ace指数和Chao1指数均出现显著下降(P<0.05),与试验Ⅰ组相比,试验Ⅲ组Ace指数和Chao1指数也出现了显著下降(P<0.05)。4)在门水平上,对照组、试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的优势菌门均为拟杆菌门和厚壁菌门,试验Ⅲ组的优势菌门为拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。与对照组相比,各试验组脱硫菌门、Patescibacteria的相对丰度出现显著变化(P<0.05),浮霉菌门的相对丰度出现极显著变化(P<0.01)。5)在属水平上,普雷沃氏菌属和理研菌科_RC9_肠道群为优势菌属。与对照组相比,各试验组未排位拟杆菌目_BS11_肠道群、理研菌科_RC9_肠道群、未排位拟杆菌目_RF16_群、norank_Muribaculaceae和韦荣氏球菌科_UCG-001的相对丰度出现显著变化(P<0.05),脱硫弧菌属的相对丰度出现极显著变化(P<0.01)。6)与试验Ⅰ组相比,试验Ⅱ组的滩羊瘤胃菌群的氨基酸代谢功能通路相对丰度显著降低(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加单宁和裂壶藻粉均会影响滩羊生长性能及瘤胃微生物菌群结构,促进部分有益菌的增殖,并改善代谢功能;并且,以单独添加0.4%单宁的效果最好,同时添加0.4%单宁和2.0%裂壶藻粉效果次之,单独添加2.0%裂壶藻粉效果不明显。     

不同长链脂肪酸组合对体外瘤胃细菌发酵和群体结构的影响

本试验旨在研究不同长链脂肪酸组合对体外培养瘤胃细菌发酵和群体结构的影响。以3头瘤胃瘘管奶牛提供瘤胃液,对照(A)组底物含5%脂肪酸钙,试验组培养底物中硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的含量分别为1.5%、1.0%、0.5%和1.5%(B组),1.5%、1.0%、1.5%和1.0%(C组),1.0%、1.5%、1.5%和0.5%(D组)以及1.5%、0.5%、0.5%和1.0%(E组)。在培养后0、3、6、12、18、24 h采集培养液,测定p H、氨氮浓度和瘤胃细菌含量。结果表明:1)培养液p H在组间的差异不显著(P0.05);C组的培养液氨氮浓度显著高于B、D组(P0.05)。2)除白色瘤胃球菌,其他菌属含量在组间存在显著差异(P0.05)。其中琥珀酸拟杆菌、生黄瘤胃球菌、蛋白溶解梭菌和嗜淀粉瘤胃杆菌含量在B组较高;C组溶纤维丁酸弧菌、埃氏巨球菌、降解淀粉瘤胃球菌以及瘤胃总细菌含量显著高于其他各组(P0.05)。培养液埃氏巨球菌含量最高,为优势菌。综合得出,脂肪酸组合对瘤胃总细菌和大部分细菌种属含量有显著影响,这与发酵模式有关。     

藏绵羊暖、冷季瘤胃微生物菌群密度与其短链脂肪酸浓度互作分析

针对藏绵羊暖、冷季营养供给严重不均衡的生产实际,本试验旨在解析藏绵羊应对冷季营养严重匮乏的适应机制。试验选择1周岁(±1月龄)健康的放牧藏绵羊母羊12只,采用气相色谱仪和荧光定量PCR仪分别测定藏绵羊暖(7月)、冷(12月)季瘤胃短链脂肪酸(SCFA)浓度和微生物菌群密度,分析藏绵羊暖、冷季瘤胃SCFA浓度与微生物菌群密度间的互作关系。结果表明:藏绵羊冷季瘤胃中乙酸与丙酸浓度及比值(A/P)显著高于暖季(P<0.05),其他SCFA浓度在暖、冷季间差异不显著(P>0.05);各种SCFA所占比例分析发现,乙酸比例在冷季显著高于暖季(P<0.05),丁酸比例在暖季显著高于冷季(P<0.05),异丁酸比例在暖、冷季间差异不显著(P>0.05)。随着季节的变化,藏绵羊瘤胃微生物中黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)、嗜淀粉瘤胃杆菌(Ruminobacter amylophilus)与产甲烷菌(Methanogenic bacteria)的相对密度在暖季显著高于冷季(P<0.05)。相关性分析表明,乙酸浓度与黄色瘤胃球菌相对密度,丙酸浓度与白色瘤胃球菌相对密度呈极显著正相关(P<0.01),乙酸浓度与白色瘤胃球菌、嗜淀粉瘤胃杆菌、溶纤维丁酸弧菌、产甲烷菌相对密度,丙酸浓度与产琥珀酸丝状杆菌相对密度呈显著负相关(P<0.05),丁酸浓度与6种微生物菌种相对密度无显著相关性(P>0.05)。由此可见,藏绵羊瘤胃微生物菌群密度与SCFA浓度间的互作存在明显差异,这种互作机制可能在藏绵羊应对暖、冷季的适应性方面发挥着重要作用,研究结果将为藏绵羊产业发展及种质资源保护利用提供参考。     

Detection and identification of rumen bacteria constituting a fibrolytic consortium dominated by Fibrobacter succinogenes

A fibrolytic consortium, dominated by the rumen cellulolytic bacterium Fibrobacter succinogenes, was artificially constructed on hay stems to detect and identify rumen bacteria that can potentially interact with F. succinogenes . Consortium-bacterial members were determined by DGGE and sequencing analysis targeted bacterial 16S rDNA. An artificial consortium was formed in a 2-step incubation of hay stems; the first step with group 1, 2 or 3 F. succinogenes strains, the second step with rumen fluid. After consortium formation, morphologically different bacteria were observed in association with F. succinogenes . DGGE exhibited more than 30 bands, the pattern of which depended on the F. succinogenes group. Sequencing suggested that Butyrivibrio fibrisolvens, Pseudobutyrivibrio ruminis , Clostridium sp., F. succinogenes group 2, Prevotella ruminicola and unclassified Bacteroides were prominent in the group 1 consortium and that Treponema bryantii , B. fibrisolvens , Acinetobacter sp, and Wolinella succinogenes were prominent in the group 2 consortium. However, in the group 3 consortium, F. succinogenes -like bacteria were microscopically undetectable, whereas cellulolytic Ruminococcus albus and F. succinogenes group 1 were prominent, suggesting that the group 3 cannot be a core member of this consortium. This study is the first attempt to identify bacterial members of a fibrolytic consortium dominated by a specific bacterium.     

DAP-decarboxylase activity and lysine production by rumen bacteria.

The last step of pathway of lysine biosynthesis by rumen bacteria was tested. The first measurements of DAP-decarboxylase activity and of lysine production by Megasphera elsdenii, Selenomonas ruminantium, Clostridium spp., Butyrivibrio fibrisolvens and Bacteroides succinogenes as well as the first attempts to increase the lysine production by ruminal streptococci by mutation are described. The highest values were measured in Selenomonas ruminantium (DAP-decarboxylase activity = 146 micrograms DAP.min-1.mg-1 protein and lysine production was 390 micrograms.mg-1 protein) and the lowest values were ascertained in Butyrivibrio fibrisolvens (DAP-decarboxylase activity = 27 micrograms DAP.min-1.mg-1 protein and lysine production was 32 micrograms.mg-1 protein). DAP-decarboxylase activity was increased by mutation especially in Streptococcus bovis, the lysine production in both of tested ruminal streptococci. The potential use of lysine-excreting mutants in calves in future is suggested.     

玉米皮和大豆皮组合替代玉米和玉米秸秆对育肥羊生长性能和瘤胃代谢的影响

本试验旨在研究玉米皮和大豆皮组合代替饲粮中部分玉米和玉米秸秆对育肥羊生长性能、瘤胃发酵和微生物区系的影响。试验选用36只健康、(120±11)日龄和体重[(22.20±0.92)kg]相近的杜泊×小尾寒羊杂交公羔为试验动物,随机分为3组,每组12只,分别饲喂3种不同的饲粮:1)0玉米皮+0大豆皮(对照组);2)9%玉米皮+9%大豆皮(18MIX组);3)17%玉米皮+17%大豆皮(34MIX组)。试验期共85 d,其中预试期15 d。结果表明:1)34MIX组的末体重和干物质采食量均显著高于对照组(P<0.05),与18MIX组差异不显著(P>0.05);34MIX组和18MIX组的平均日增重和饲料转化率显著高于对照组(P<0.05),34MIX组的平均日增重最高。2)34MIX组的瘤胃乙酸和总挥发性脂肪酸浓度显著高于对照组(P<0.05),而瘤胃氨态氮浓度显著低于对照组(P<0.05),与18MIX组差异不显著(P>0.05)。3)18MIX组和34MIX组瘤胃液中羟甲基纤维素酶和木聚糖酶活性均显著高于对照组(P<0.05)。4)18MIX组和34MIX组瘤胃中黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌的数量显著高于对照组(P<0.05)。综上,利用玉米皮和大豆皮组合代替饲粮中一定比例的玉米和玉米秸秆有利于育肥羊生长和瘤胃代谢效率。     

Quantitative comparisons of select cultured and uncultured microbial populations in the rumen of cattle fed different diets

ABSTRACT: BACKGROUND: The number and diversity of uncultured ruminal bacterial and archaeal species revealed by 16S rRNA gene (rrs) sequences greatly exceeds that of cultured bacteria and archaea. However, the significance of uncultured microbes remains undetermined. The objective of this study was to assess the numeric importance of select uncultured bacteria and cultured bacteria and the impact of diets and microenvironments within cow rumen in a comparative manner. RESULTS: Liquid and adherent fractions were obtained from the rumen of Jersey cattle fed hay alone and Holstein cattle fed hay plus grain. The populations of cultured and uncultured bacteria present in each fraction were quantified using specific real-time PCR assays. The population of total bacteria was similar between fractions or diets, while total archaea was numerically higher in the hay-fed Jersey cattle than in the hay-grain-fed Holstein cattle. The population of the genus Prevotella was about one log smaller than that of total bacteria. The populations of Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens, the genus Butyrivibrio, and R. albus was at least one log smaller than that of genus Prevotella. Four of the six uncultured bacteria quantified were as abundant as F. succinogenes, R. flavefaciens and the genus Butyrivibrio. In addition, the populations of several uncultured bacteria were significantly higher in the adherent fractions than in the liquid fractions. These uncultured bacteria may be associated with fiber degradation. CONCLUSIONS: Some uncultured bacteria are as abundant as those of major cultured bacteria in the rumen. Uncultured bacteria may have important contribution to ruminal fermentation. Population dynamic studies of uncultured bacteria in a comparative manner can help reveal their ecological features and importance to rumen functions.     

日粮粗蛋白质水平对育肥湖羊瘤胃微生物组成和发酵参数的影响

为研究日粮粗蛋白质水平(crude protein,CP)对育肥湖羊瘤胃微生物、pH及VFA含量的影响,选取54只4月龄[(32.25±2.50)kg]湖羊公羔,采用完全随机分组设计,将试验羊分为3个处理组,每个处理组18个重复,每个重复1只羊,3个处理组日粮CP水平分别为11.5%、14.0%、16.5%,试验期共70 d,包括7 d预试期,63 d正试期。试验期结束后,每组选择10只试验羊进行屠宰,测定屠宰性能并采集瘤胃内容物,用于瘤胃微生物DNA提取。结果表明:1)不同CP处理组对宰前活重、胴体重、屠宰率、瘤胃总重、瘤胃组织重及尾脂重无显著影响(P>0.05)。2)11.5%CP组瘤胃液氨态氮显著低于14.0%CP及16.5%CP组(P<0.001),但14.0%CP组与16.5%CP组无显著差异(P>0.05)。瘤胃液pH随日粮蛋白水平的增加有增加的趋势(P<0.1)。3)总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acids,TVFA)浓度不受日粮中CP水平的影响(P>0.05),其中乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、戊酸比例均不受CP水平的影响(P>0.05),但异戊酸的比例随日粮中CP水平的增加有增加趋势(P=0.098)。4)在不同CP处理组中,瘤胃内溶纤维丁酸弧菌含量最高,但各处理组间无显著差异(P>0.05),其中白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、普雷沃氏菌的含量均不受CP水平的影响(P>0.05),而黄色瘤胃球菌11.5%CP组显著低于14.0%CP组(P<0.05),16.5%CP组与11.5%CP组及14.0%CP组无显著差异。综上所述,日粮不同CP水平不影响试验羊屠宰性能,但能够影响瘤胃液pH及氨态氮含量,随CP水平的增加,异戊酸的比例有增加的趋势,14.0%CP组黄色瘤胃球菌数最多。     

茶皂素对奶牛瘤胃发酵及瘤胃微生物区系的影响

本试验旨在研究茶皂素对奶牛瘤胃发酵及瘤胃微生物区系的影响。试验选用12头健康状况良好,体重相近的荷斯坦奶牛,随机分为4组,均饲喂基础饲粮,各组分别灌服0(对照)、20、30、40 g/d茶皂素,茶皂素与水混匀灌服,进行预试期14 d,正试期35 d的饲养试验。正试期期间每隔7 d,在晨饲前1 h用口腔采样器采集瘤胃液测定瘤胃发酵指标,用实时定量PCR(qRT-PCR)法测定瘤胃微生物含量。结果表明:1)与对照组相比,茶皂素显著降低了瘤胃液p H(30、40 g/d组)、氨态氮的浓度(20、30、40 g/d组)(P0.05),但均未超过正常范围值;茶皂素显著提高了微生物蛋白(30、40 g/d组)、丙酸(20、30、40 g/d组)和丁酸浓度(20、30、40 g/d组)(P0.05),30 g/d组的微生物蛋白浓度提高了20.20%;但茶皂素对总挥发性脂肪酸和乙酸浓度的影响不显著(P0.05)。2)与对照组相比,茶皂素各组的瘤胃液原虫、溶纤维丁酸弧菌含量均显著降低(P0.05),甲烷菌、白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、黄色瘤胃球菌、真菌含量没有显著变化(P0.05)。综上所述,补饲茶皂素改善了奶牛瘤胃发酵模式,并显著影响了奶牛瘤胃微生物区系,30 g/d的剂量对奶牛较为适宜。     

In vitro bacterial growth and in vivo ruminal microbiota populations associated with bloat in steers grazing wheat forage

The role of ruminal bacteria in the frothy bloat complex common to cattle grazing winter wheat has not been previously determined. Two experiments, one in vitro and another in vivo, were designed to elucidate the effects of fresh wheat forage on bacterial growth, biofilm complexes, rumen fermentation end products, rumen bacterial diversity, and bloat potential. In Exp. 1, 6 strains of ruminal bacteria (Streptococcus bovis strain 26, Prevotella ruminicola strain 23, Eubacterium ruminantium B1C23, Ruminococcus albus SY3, Fibrobacter succinogenes ssp. S85, and Ruminococcus flavefaciens C94) were used in vitro to determine the effect of soluble plant protein from winter wheat forage on specific bacterial growth rate, biofilm complexes, VFA, and ruminal H2 and CH4 in mono or coculture with Methanobrevibacter smithii. The specific growth rate in plant protein medium containing soluble plant protein (3.27% nitrogen) was measured during a 24-h incubation at 39 degrees C in Hungate tubes under a CO2 gas phase. A monoculture of M. smithii was grown similarly, except under H2:CO2 (1:1), in a basal methanogen growth medium supplemented likewise with soluble plant protein. In Exp. 2, 6 ruminally cannulated steers grazing wheat forage were used to evaluate the influence of bloat on the production of biofilm complexes, ruminal microbial biodiversity patterns, and ruminal fluid protein fractions. In Exp. 1, cultures of R. albus (P < 0.01) and R. flavefaciens (P < 0.05) produced the most H2 among strains and resulted in greater (P < 0.01) CH4 production when cocultured with M. smithii than other coculture combinations. Cultures of S. bovis and E. ruminantium + M. smithii produced the most biofilm mass among strains. In Exp. 2, when diets changed from bermudagrass hay to wheat forage, biofilm production increased (P < 0.01). Biofilm production, concentrations of whole ruminal content (P < 0.01), and cheesecloth filtrate protein fractions (P < 0.05) in the ruminal fluid were greater on d 50 for bloated than for nonbloated steers when grazing wheat forage. The molecular analysis of the 16S rDNA showed that 2 different ruminal microbiota populations developed between bloated and nonbloated animals grazing wheat forage. Bloat in cattle grazing wheat pastures may be caused by increased production of biofilm, resulting from a diet-influenced switch in the rumen bacterial population.     

发酵玉米蛋白粉对奶牛瘤胃体外发酵特性及微生物菌群的影响

本试验旨在研究全混合日粮（TMR）中添加发酵玉米蛋白粉（fermented corn gluten meal,FCGM）对奶牛瘤胃体外发酵特性及微生物菌群的影响。选用3头体重（600±25）kg,安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛作为瘤胃液供体,发酵底物为TMR,分为对照组和3个试验组,各组分别在发酵液中添加0、0.3、0.6、0.9 g/L FCGM（干物质基础）,每个处理3个重复。记录体外发酵12、24、36和48 h产气量,测定体外发酵12、24和48 h发酵液pH、体外干物质消失率（IVDMD）、纤维素酶活性、氨态氮（NH₃-N）、挥发性脂肪酸（VFA）和菌体蛋白浓度,并测定体外发酵24 h发酵液中瘤胃微生物菌群相对丰度。结果显示：①添加不同水平FCGM组的体外产气量（除12 h外）、慢速产气部分、潜在产气部分和有效产气速率均显著或极显著高于对照组（P < 0.05;P < 0.01）;②与对照组相比,添加不同水平FCGM处理组的发酵液pH显著或极显著低于对照组,纤维素酶活性、菌体蛋白、挥发性脂肪酸、氨态氮含量和体外干物质消失率均显著或极显著升高（P < 0.05;P < 0.01）,且0.9 g/L FCGM组达到最高。③添加0.6和0.9 g/L FCGM组发酵液中白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、牛链球菌、普雷沃氏菌、溶纤维丁酸弧菌、嗜淀粉瘤胃杆菌、真菌和原虫相对丰度均显著高于对照组（P < 0.05）,且0.9 g/L FCGM组达到最高,而产甲烷菌相对丰度显著低于对照组（P < 0.05）,且0.9 g/L FCGM组达到最低。综上所述,TMR中添加FCGM可提高体外发酵产气量,增加发酵液内纤维素酶活性、VFA、NH3-N及菌体蛋白含量,提高瘤胃内某些纤维降解菌、蛋白降解菌、淀粉降解菌、真菌和原虫相对丰度,降低产甲烷菌相对丰度,调节瘤胃微生物菌群结构,改善瘤胃发酵,其中以添加0.9 g/L FCGM为宜。