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.     

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。     

瘤胃甲烷菌与其他瘤胃微生物关系和测定技术研究进展

甲烷菌是可生存于瘤胃中的一种古细菌,通过利用瘤胃代谢产生的物质如:CO_2、H_2合成甲烷。反刍动物产生的甲烷不仅会加剧温室效应的产生,还会导致饲料中能量的损失,因此对产甲烷菌进行调控的研究日益增多。产甲烷菌在瘤胃微生物中占有重要的地位,与其他的瘤胃微生物存在促进或抑制的不同关系,因此需要对甲烷菌展开更为系统的研究。论文对瘤胃甲烷菌的种类、未培养技术的应用和甲烷菌与其他瘤胃微生物之间的关系进行概述,旨在为研究甲烷菌以减少反刍动物甲烷排放量提供参考。     

瘤胃微生物区系对调控产甲烷菌的相关影响

反刍动物瘤胃所产生的甲烷不仅导致饲料中能量的浪费,而且还增加了大气中温室气体甲烷浓度。文章对瘤胃产甲烷菌的分类、现代分子分析方法在甲烷中的应用、产甲烷菌在瘤胃微生物区系的相互关系及近期基于氢离子调控对产甲烷菌的影响等方面进行阐述,为减少甲烷排放提供新的思路和方向。     

现代分子生物学技术在瘤胃产甲烷菌研究中的应用

瘤胃产甲烷菌代谢产生的甲烷气体,既能引起饲料能量的损失,又能引起温室效应,因此成为当前的一个研究热点.了解瘤胃产甲烷菌菌群的组成及其多样性是对其菌群结构进行调控,并最终控制甲烷产生的基础.但由于产甲烷菌培养条件要求苛刻,迄今为止只有少数几种产甲烷菌得到分离培养.现代分子生物学的迅速发展和应用,突破了瘤胃微生物不可培养的限制,极大地推动了对产甲烷菌的研究.本文综述了现代分子生物学技术在瘤胃产甲烷菌研究中的应用进展情况,并对其发展前景作了展望.     

3-硝基酯-1-丙醇抑制反刍动物瘤胃甲烷排放的机理及对动物的影响

反刍动物甲烷的排放既造成饲料能量的浪费,也会加剧全球变暖作用。在反刍动物瘤胃中,产甲烷菌主要利用二氧化碳转化产生甲烷。产甲烷菌转化二氧化碳的最后一步反应需要甲基辅酶M还原酶参与,3-硝基酯-1-丙醇(3-nitrooxypropanol,3-NOP)是一种甲基辅酶M类似物,能与辅酶B结合,从而减少甲基辅酶M与辅酶B结合生成甲烷,因此3-NOP能有效地降低瘤胃甲烷的产生。本文旨在阐明3-NOP抑制反刍动物瘤胃甲烷产生的机制以及对反刍动物生产的影响。     

反刍动物瘤胃甲烷产生的营养调控

甲烷是仅次于CO2的全球第二大温室气体,其中,反刍动物年产CH4约7.7×107 t,占大气中的CH4总量的25%,而且每年还以1%的速度递增。因此研究反刍动物瘤胃甲烷的营养调控对甲烷的生成影响有重要意义。本文综述了瘤胃甲烷的产生机制、瘤胃产甲烷菌与瘤胃微生物的关系和反刍动物瘤胃甲烷的营养调控措施。     

反刍动物瘤胃甲烷产生的营养调控

甲烷是仅次于CO2的全球第二大温室气体,其中,反刍动物年产CH4约7.7×107吨,占大气中的CH4总量的25%,而且每年还以1%的速度递增。因此研究反刍动物瘤胃甲烷的营养调控对甲烷的生成影响有重要意义。本文综述了瘤胃甲烷的产生机制、瘤胃产甲烷菌与瘤胃微生物的关系和反刍动物瘤胃甲烷的营养调控措施。     

反刍动物瘤胃菌群与机体营养沉积研究进展

大量研究表明,反刍动物瘤胃菌群的种类及丰度与宿主的营养沉积和机体代谢有密切关系,研究瘤胃微生物菌群与反刍动物生产性能和肉品质的关系,对肉品质行业的发展具有重要意义。应用高通量测序技术检测瘤胃菌群的结构和种类,并不断完善胃肠道微生物数据库。文章介绍了反刍动物瘤胃中优势菌群对脂肪、纤维素以及含氮物质的分解利用,概述了反刍动物瘤胃菌群与机体代谢的关系,并总结了瘤胃菌群的多样性和丰度对机体营养沉积的影响,为改善瘤胃菌群、优化食肉品质提供参考。     

植物精油降低反刍动物瘤胃甲烷产量的研究进展

植物精油是从植物中蒸馏提取出来的具有挥发性和芳香性的植物次生代谢物,大量反刍动物体内外试验结果表明,植物精油能够降低反刍动物瘤胃甲烷产量,其作用机制主要包括两方面：一是直接抑制产甲烷菌的生长,进而减少甲烷产生;二是通过减少与产甲烷菌共生的细菌、古菌或原虫等微生物数量,间接减少甲烷产生。但未来要将植物精油广泛应用到实践生产中,仍面临巨大挑战。本文着重对植物精油降低反刍动物瘤胃甲烷产量的研究进展进行综述,旨在为植物精油在反刍动物生产中的科学应用提供参考。     

反刍动物甲烷的产生、测定及减排调控的研究

文章综述了反刍动物甲烷的产生机制和瘤胃内主要的产甲烷菌种类,并阐明了不同的产甲烷菌的甲烷合成底物及甲烷合成途径。文章还阐明了反刍动物甲烷产量的测定方法以及减排措施。     

对反刍动物瘤胃甲烷产量预测模型的分析

近几十年来,家畜生产所带来的环境问题一直都在被研究,研究发现,反刍动物瘤胃发酵排放的甲烷是产生温室效应的重要源头。为了解决家畜生产带来的环境问题,各国都致力于探究准确测定反刍动物产甲烷量的模型,并且利用这些模型制定调节反刍动物甲烷排放的相关政策,以减轻因为家畜生产所带来的环境压力。为此,文章综述了反刍动物瘤胃甲烷产生的机制,瘤胃甲烷产量预测模型的类型,并且对不同类型进行了比较,同时对有关我国预测甲烷产量的模型进行了分析。     

瘤胃古菌C簇研究进展

甲烷常被认为是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。反刍动物是甲烷的主要排放来源之一,其甲烷排放量占全球甲烷排放总量的15%~25%。因此,反刍动物甲烷排放日益得到重视。反刍动物体内的甲烷主要由产甲烷菌利用二氧化碳和氢生成。瘤胃古菌C簇(Rumen Cluster C,RCC)是瘤胃产甲烷菌的重要组成部分,目前对其了解尚少。为进一步推动对RCC的研究,文章就RCC的发现、分布、生物学特性和分子水平的研究做一叙述。     

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。     

瘤胃产甲烷菌与其他微生物间的氢传递及其调控研究进展

在反刍动物瘤胃中产甲烷菌生成甲烷既造成能量的浪费又产生大量温室气体,因此减少瘤胃甲烷生成与排放是提升生产效率与维持可持续发展的要求。瘤胃内的产甲烷菌通过共生、黏附和伴生模式,分别从原虫、细菌和真菌中摄取氢,保证氢营养型甲烷生成途径的顺利进行。抑杀原虫和产氢细菌、竞争性结合氢和阻断氢生成甲烷是基于氢调控抑制甲烷生成的途径。由于瘤胃微生物的冗余和互作,降甲烷的同时,瘤胃中饲料消化可能受到抑制,且单一的氢调控往往会诱发瘤胃的适应,瘤胃的降甲烷效果仅能短时间维持。为此,需从瘤胃微生物整体出发,通过多种氢调控机制的添加剂联用及间歇饲喂、幼龄反刍动物瘤胃早期调控、甲烷生成途径关键酶调控等的综合应用,实现更优的甲烷减排。     

降低反刍动物胃肠道甲烷排放的措施

反刍动物胃肠道是甲烷的重要来源之一。降低胃肠道甲烷排放量,对减缓气候变暖和提高饲料利用率有着重要的意义。反刍动物胃肠道甲烷主要来自于瘤胃微生物的发酵。本文综述了瘤胃中的产甲烷菌种类、甲烷合成过程和降低胃肠道甲烷排放的营养调控新技术,期望为进一步制定甲烷减排措施提供参考。     

大蒜素生理功能及在反刍动物上的应用

大蒜素是一种从大蒜中提取的含硫化合物，具有安全性高、无残留、不产生耐药性、抗菌谱广、无配伍禁忌等优点。大蒜素的生理功能包括降低血糖和血压、抗氧化、增强免疫力和抑制有害细菌等，并且在动物生产中发挥着维持动物肠道健康、改善肠道菌群、调节脂肪沉积等作用。作为饲料添加剂的大蒜素主要为化学合成类型。首先合成二烯丙基二硫醚，再通过氧化反应合成大蒜素，在实验室中大蒜素还可以通过过氧化氢、过氧邻苯二甲酸镁或氯代苯甲酸氧化二烯丙基二硫化物来合成。在实际生产中，大蒜素对反刍动物有促生长、提高饲料消化率、改善瘤胃发酵等诸多功能。大蒜素还可以通过抑制瘤胃内产甲烷菌活性和减少产甲烷菌数量来降低瘤胃甲烷产量。作者主要介绍了大蒜素的合成、理化特性及其生理功能，并阐述了在反刍动物中应用大蒜素的研究成果，以期为大蒜素在反刍动物生产中的应用提供参考。     

甲烷在瘤胃的产生及微生态制剂的调控潜力

反刍动物是甲烷气体的重要排放者,瘤胃甲烷的产生不仅造成饲料能量的浪费,而且加剧了环境的温室效应。微生态制剂作为一种副作用小、安全、有效的饲料添加剂,在动物生产中应用广泛,生产效益显著,但在甲烷调控方面的报道较少,对反刍动物甲烷减排的意义重大且研究前景广阔。本文就瘤胃甲烷的产生及微生态制剂对反刍动物甲烷的调控潜力两方面进行阐述。     

鸟岛湿地土壤产甲烷菌群落对不同降水梯度的响应

产甲烷菌在湿地CH4排放过程中发挥着重要作用,降水格局的改变已经并将持续影响湿地生态系统的结构与功能,进而对湿地CH4排放过程产生影响。本研究以青海湖鸟岛湖滨湿地为研究对象,设置5个降水梯度处理,并利用mcrA扩增子测序技术对土壤产甲烷菌进行检测,探究鸟岛土壤产甲烷菌群落特征对不同降水梯度的响应。结果表明,鸟岛土壤产甲烷菌群落的优势菌目为甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷杆菌目(Methanobacteriales)。FAPROTAX功能预测显示土壤中氢营养型产甲烷菌占优势,由此推测H2/CO2还原为鸟岛土壤CH4产生的主要途径。LEfSe分析表明,5个降水梯度共存在31个差异菌群,以增雨50%处理下差异菌群数量最多,从目水平到种水平共有10个差异菌群。整体而言,鸟岛土壤产甲烷菌的群落多样性较为稳定,而群落结构对降水变化的响应较为敏感,部分菌群的相对丰度发生了显著变化(P <0.05)。研究结果可为预测降水变化对鸟岛湿地土壤碳循环的影响提供一定的参考依据。     

果寡糖在反刍动物生产上的应用研究

果寡糖是一种植物饲料添加剂,具有减少瘤胃甲烷产生、提高瘤胃发酵能力、维护动物肠道正常菌群,以及提高机体免疫力等作用。大量研究表明,果寡糖能够提高反刍动物的产奶性能和抗氧化能力、降低反刍动物腹泻率,对反刍动物有着极其重要的影响。本文主要综述了近年来国内外学者对果寡糖在反刍动物领域的研究概况,并对其应用前景进行一定的展望。