反刍动物瘤胃产甲烷古菌的生物学研究

反刍动物瘤胃产甲烷菌属于古菌,产生甲烷气体,而且生存于活体动物厌氧环境,在生物学研究方面有独特的意义,其特殊地位受到人们的极大关注.近年来,反刍动物瘤胃产甲烷古菌的研究不断深入,日益细致.论文就反刍动物瘤胃产甲烷的分类,生物学特性和分子水平的研究做一叙述.     

高通量测序技术在瘤胃产甲烷菌群研究中的应用

瘤胃产甲烷菌代谢产生的甲烷气体不仅会造成动物消化能的损失,而且增加温室效应,是当前的一个研究热点。高通量测序技术具有诸多优越性,其在瘤胃产甲烷菌研究中的迅速应用,使研究者不仅能够对反刍动物瘤胃产甲烷菌系统分类,还能深入分析瘤胃产甲烷菌群落结构和多样性,有助于系统开展反刍动物瘤胃产甲烷菌的研究。文章综述了高通量测序的优点及其在反刍动物瘤胃产甲烷菌群研究中的应用进展,为研究甲烷菌群产生甲烷的机制提供参考。     

山羊瘤胃产甲烷古菌多样性及与其他动物瘤胃的比较

旨在研究山羊瘤胃产甲烷古菌的多样性并与其他动物瘤胃进行比较。采用产甲烷菌特异性引物Met86F/Met1340R研究山羊瘤胃产甲烷古菌16SrRNA基因的多样性,随机挑选100个克隆进行序列分析。结果表明,所有克隆经限制性内切酶酶切后共获得16个OTU,绝大多数为甲烷短杆菌,其中与甲烷短杆菌菌株AK-87、ZA-10、OCP、SM9和30Y序列最相近的克隆数分别为58%、19%、7%、2%和2%,还有与Methanosphaera stadtmanae(1%)、Methanobacterium aarhusense(2%)、Aciduliprofundum boonei(3%)、Methanobrevibacter sp.AK-87(4%)和Methanobrevibactersp.1Y(2%)等相似的古菌序列。将研究结果与已经报道的关于牛和绵羊瘤胃产甲烷菌多样性比较,发现不同PCR引物可检测出不同菌群结构,而饲料类型、动物种类可影响瘤胃产甲烷菌的菌群结构。     

牛至精油缓解反刍动物瘤胃甲烷排放的研究进展

反刍动物温室气体的排放量占畜禽温室气体总排放量的80%,甲烷作为瘤胃微生物代谢的副产物，不仅对环境造成严重危害还降低了反刍动物的饲料能量利用率。植物提取物凭借其调节瘤胃微生物群落的功效在甲烷减排领域成为研究热点之一。牛至精油是从牛至中提取的一种含多种生物活性物质的植物提取物，以麝香草酚和香芹酚为主效因子，具有改善瘤胃内环境、改变瘤胃微生物组成、调控瘤胃发酵等生物学功能，在反刍动物养殖领域的应用前景十分广阔。关于牛至精油降低甲烷的作用效果已在多种动物上进行研究，结果表明牛至精油能通过调节瘤胃微生物及其代谢来降低瘤胃甲烷排放，但对其作用机制的研究还不够深入。作者以反刍动物为对象，对牛至精油通过调节瘤胃中细菌、古菌以及原虫的丰度和组成，调控瘤胃代谢，抑制二氧化碳还原途径和乙酸发酵途径，达到改善甲烷排放的作用机制进行综述，以期为牛至精油在饲料中的应用提供参考。     

3种不同日粮条件下水牛瘤胃产甲烷菌多样性分析

为了研究不同日粮对水牛(Bubalus bubalis)瘤胃产甲烷菌多样性的影响,分别构建了玉米秸秆、牧草和甘蔗日粮条件下的16SrDNA文库。这3个文库共测序467个克隆,可分为19个操作分类单元(OTU),其中4个OTU在3个文库中都存在;8个OTU是特异的;6个OTU只存在于玉米秸秆组和牧草组;1个OTU只存在于甘蔗组和牧草组。试验结果表明,水牛瘤胃类产甲烷短杆菌属的序列丰富较高,而印度水牛(Murrah和Surti)瘤胃以产甲烷微菌属为主。鉴于水牛在世界范围内分布广泛及日粮类型的差异,有必要对全球范围内不同地理位置、水牛种类及日粮对瘤胃微生物群落影响进行深入细致的研究。     

反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展北大核心CSCD

甲烷是反刍动物瘤胃产甲烷菌分解饲粮有机物的最终产物,它不仅是一种造成极端气候变化的重要温室气体,而且也难以被动物利用,造成能量损失和养殖效率降低。瘤胃产甲烷菌还原二氧化碳生成甲烷的过程受到动物品种、遗传背景、生理阶段以及地理背景等诸多因素的影响。本文重点总结了国内外典型反刍动物瘤胃内产甲烷菌菌群的组成和多样性特征,以期明确瘤胃甲烷排放机理,为进一步研究产甲烷菌的基因功能和代谢途径以及探索反刍动物瘤胃甲烷减排和调控机制提供参考。     

反刍动物瘤胃内环境的调控

瘤胃在反刍动物营养代谢过程中有着不可代替的重要作用,大部分营养物质在瘤胃中消化,然后被消化道吸收利用。因此,为提高营养物质的利用率,对瘤胃内环境的调控是一个研究热点。本文综述了瘤胃在反刍动物三大营养物质代谢中的重要作用、神经内分泌对瘤胃代谢的调节以及影响瘤胃内环境的人工因素。     

分子生物学技术在产甲烷古菌多样性研究中的应用

产甲烷技术因其具有废物资源综合利用和净化环境的双重功效而备受关注。为了解分子生物学技术在产甲烷古菌多样性研究中的应用,文章重点论述了分子生物学技术在产甲烷古菌多样性研究中应用的研究进展,旨在对后续我国北方地区低温甲烷古菌的研究和技术开发进行指导。     

参与瘤胃内纤维素降解过程的主要微生物研究进展

纤维素是反刍动物的必需营养素之一,反刍动物主要通过瘤胃微生物降解纤维素。研究者们希望通过全面深入地了解纤维素在瘤胃内的降解过程及相关微生物的信息去调控瘤胃发酵,最终提高动物生产性能。因此,纤维素在瘤胃内的降解过程及相关微生物是反刍动物营养研究的重要内容之一。目前,人们对瘤胃内个别种属纤维分解菌的个别菌株研究较为深入,并建立了纤维小体模型,但是缺乏对瘤胃微生物这个复杂系统整体的了解,同时人们对纤维降解菌和纤维素酶的研究还停留在理论阶段。作者综述了纤维素降解过程及主要相关微生物,其中重点介绍纤维分解菌及相应的纤维素酶的分类、结构和功能,以及固相黏附微生物的洗脱方法等。     

饲粮精粗比影响动物瘤胃发酵内环境的研究进展

瘤胃是反刍动物消化代谢的主要器官,精粗比是影响瘤胃发酵的重要因素。本文综述不同精粗比日粮对反刍动物瘤胃发酵内环境、饲料降解率以及发酵产物的影响,为提高反刍动物饲料利用率和机体生产性能提供参考。     

单步硝化作用与全程氨氧化微生物研究进展

单步硝化作用,即由一种微生物(全程氨氧化微生物)单独完成将NH₃氧化为NO3-的整个硝化过程,于2015年底被发现。该发现终结了传承百年的两步硝化作用的经典理论,并引发了众多关于全球氮素循环的重要科学问题。就单步硝化作用及全程氨氧化微生物发现后两年来的研究进展进行概述。目前已确定的全程氨氧化微生物均属于硝化螺菌门谱系Ⅱ(Nitrospira spp. Linage Ⅱ),包括两个分支A和B(Clade A和Clade B);广泛分布于农业土壤、森林土壤、稻田水域、淡水等自然环境中。全程氨氧化细菌(Nitrospira inopinata)比大多数可培养的氨氧化细菌(AOB)以及氨氧化古菌(AOA)物种对氨具有更高的亲和力,能够更好地适应极低氨浓度环境。此外,全程氨氧化微生物具有不同的碳氮代谢途径,可能具有和其他氨氧化微生物不同的生态位点。单步硝化作用的相对贡献与全程氨氧化微生物的生态位分化是今后的重要研究方向。     

金华猪和长白猪粪便微生物移植小鼠的肠道古菌结构分析

本试验旨在比较肥胖型的金华猪和瘦肉型的长白猪肠道古菌结构的差异,分析菌群移植小鼠肠道古菌结构。采集金华猪和长白猪的新鲜粪便,通过灌胃移植到经广谱抗生素处理过的小鼠肠道中,提取2种猪粪便及其移植小鼠的盲肠内容物总基因组DNA,使用古菌通用引物对古菌16S rRNA的V4区进行PCR扩增,通过Illumina Hiseq测序平台对扩增产物进行高通量测序,使用QIIME等软件对测序序列进行分析统计。结果表明:金华猪和长白猪粪便及其移植小鼠盲肠内容物中的古菌主要包含3个门,分别为奇古菌门(Thaumarchaeota)、广古菌门(Euryarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota),其中金华猪粪便中广古菌门的丰度高于长白猪;在属水平上主要包含4个已知属,优势属为餐古菌属(Cenarchaeum)。二者移植小鼠的盲肠内容物古菌结构,在门水平上,移植小鼠的奇古菌门比例占70%以上;奇古菌门的古菌几乎全部来源于餐古菌属;在门和属的水平上,金华猪和长白猪粪便移植小鼠的盲肠古菌结构无显著差异(P0.05),但基于操作分类单元(OTU)水平的主成分分析显示出很好的组内聚集。由此可见,奇古菌门的餐古菌属是金华猪和长白猪粪便和其移植小鼠盲肠中的优势古菌;金华猪粪便中广古菌门的丰度高于长白猪粪便,且二者移植小鼠盲肠内容物之间古菌结构在OTU水平上存在一定的差异。     

甜高粱青贮加工技术及其在反刍动物中的应用

对于反刍动物而言,青贮饲料必不可少,其中玉米青贮需求量最大.甜高粱具有适应能力强、生物产量高、抗病能力强等特点,即使在土地条件较差、环境恶劣的地方也能正常生长.利用完善的甜高粱青贮加工技术,推动其在畜牧业领域的应用,替代部分玉米青贮,对降低养殖成本、提高土地利用率和减少人畜争粮现象具有重要意义.该文综述了甜高粱的特性、...     

瘤胃甲烷生成过程中微生物之间的相互关系

反刍动物瘤胃含有甲烷菌,是主要的甲烷(methane,CH4)排放源,甲烷菌利用饲料发酵过程中生成的氢和CO2作为主要的电子受体和供体通过还原反应生成甲烷,在瘤胃功能性生态生境(niche)中发挥重要作用.除甲烷菌以外,其他瘤胃微生物也影响甲烷产量.瘤胃微生物总体来说可分为产氢微生物(hydrogenogens)和耗氢...     

CRISPR/Cas9技术在猪常见病毒性疾病防控中的应用

CRISPR/Cas系统是一种存在于古生菌和细菌中重要的适应性免疫系统,CRISPR/Cas9技术可以实现对特定基因序列进行编辑,目前已经成为应用最广泛的基因编辑工具,利用其可以实现对病毒进行基因改造或解析宿主与病毒相互作用,优化疫苗生产和抗病毒动物分子育种等.猪作为我国最重要的食品动物,在国民经济和社会稳定中发挥着重...     

Impact of dietary fibre:starch ratio in shaping caecal archaea revealed in rabbits

In rabbits, many studies have investigated the effect of diet, including the fibre intake, on caecal microbiota; however, there are no direct measurements of the influence of diets with different dietary fibre‐to‐starch ratios and the archaeal community composition in the caecum. We used 16S rDNA sequencing to investigate the impact of different dietary neutral detergent fibre (NDF)‐to‐starch ratios (1.0–2.3) on the caecal archaeal community in rabbits. The results revealed that the archaeal community from all experimental rabbits was relatively less complex than intestinal bacterial community. High‐throughput 16S rDNA sequencing of the gut archaea indicated that the rabbit caecum was inhabited by Methanobrevibacter and Methanosphaera species, and therefore is possibly dominated by two species of archaea. Here, we compared the effect of different diets on the archaeal community in the rabbit caecum and found no significant differences in the diversity and abundance of caecal archaeal community of rabbits that were fed diets with different dietary fibre‐to‐starch ratios. Therefore, we suggest that the contribution of host‐derived substrates to caecal archaea constitution is insignificant.     

藜麦的饲用潜力及适应性

全球气候变化和食物安全问题给世界农业带来了巨大的压力,开发新作物资源有助于解决全球变化背景下的食物安全问题。藜麦(Chenopodium quinoa)原产于南美洲安第斯山脉,除了籽实营养价值高而全面之外,植株其它部分也具有很高的营养价值,同时藜麦还具有耐贫瘠、耐旱、耐盐碱和耐霜冻等特性,具有很强的环境适应能力,因而具备了成为新的作物和牧草的潜力。本文综合分析了国内外藜麦研究的相关文献,介绍了藜麦作为饲草使用的潜力,总结了其在干旱、贫瘠、盐碱土壤条件下的适应性及其机制,以及其对温度和光照的响应特性,最后对藜麦的深入研究和饲用推广进行了展望。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在重要猪病毒病防控中的研究与应用

规律成簇的间隔短回文重复序列系统（clustered regularly interspaced short palindromic repeat，CRISPR）是一种广泛存在于古细菌和细菌中，由RNA介导在Cas蛋白协助下发挥作用的获得性免疫系统，目前，已发现的CRISPR系统中以CRISPR/Cas9应用最为广泛，本文主要对CRISPR/Cas9系统的基本原理和研究进展进行概述，着重介绍其在重要猪病毒病防控中的应用，包括改造宿主和改造病毒两方面，该技术为研究病毒致病机制、新型疫苗研发以及抗病育种研究等提供了强有力的工具，对疫病的控制有着深远的影响。     

海藻糖对乳酸菌保护机制的研究进展

海藻糖是一种广泛存在于生物体中的非还原性二糖,具有独特的生物学特性,在医药、农业和食品等领域对细胞和生物分子都起到重要的保护作用。乳酸菌作为食品发酵工业中的重要微生物,近年来逐渐成为研究热点。为了进一步探究海藻糖对于乳酸菌的保护机制,本文综述国内外学者关于海藻糖对生物分子的保护机理及其在保护乳酸菌抵御环境胁迫中的应用。海藻糖对生物分子的保护机理存在4 种假说：“水替代”假说、“玻璃态”假说、优先排阻学说和分子间协同作用学说;海藻糖能够对乳酸菌在脱水胁迫、高温胁迫、冷冻胁迫及氧化胁迫等恶劣环境下起到一定的保护作用。本文为今后将海藻糖作为保护剂,提高乳酸菌对不利环境的抗性提供了理论依据。     

Grazing Intensity Influences Ground Squirrel and American Badger Habitat Use in Mixed-Grass Prairies

Ground squirrel (Spermophilus spp.) and American badger (Taxidea taxus) burrowing activities are ecologically important disturbances that contribute to the heterogeneity of prairie environments. These activities also have a strong impact on habitat suitability for many other grassland species. However, effects of cattle grazing intensity on ground squirrel and American badger burrows are not well understood. From 2006 to 2012 we evaluated effects of grazing intensity and vegetation type on American badger burrow occurrence and ground squirrel burrow abundance using a manipulative grazing experiment in Grasslands National Park of Canada, Saskatchewan. The study area consisted of nine 300-ha pastures at a range of stocking rates, from very low to very high for the region. Each pasture had 10 plots (six upland and four lowland) where vegetation and burrow surveys were completed. Burrow abundance and occurrence as well as vegetation structure were assessed for 2 yr prior to the introduction of cattle to this landscape in 2008, which followed at least 15 yr without livestock, and from 2009 to 2012, following introduction of livestock. Data were analyzed using generalized linear mixed models. In upland habitats, ground squirrel burrow counts increased with increasing grazing intensity and decreasing vegetation biomass; conversely, badger burrow occurrence increased with decreased stocking rates and increasing average litter cover and vegetation biomass. Abundance and occurrence of both ground squirrel and badger burrows in lowland habitats was relatively independent of grazing intensity or vegetation. Vegetation composition had little impact on ground squirrel or badger burrows. A range of grazing intensities may contribute to maintaining diversity of burrowing mammals in prairie environments.