基于16S rRNA基因克隆文库技术分析广西富钟水牛瘤胃产甲烷菌组成及多样性

本研究旨在利用16S rRNA基因克隆库技术分析广西富钟水牛瘤胃产甲烷菌组成及多样性。选取3头体况基本一致的健康雌性富钟水牛作为试验动物,采用机械破壁法提取瘤胃内容物总DNA,采用产甲烷菌引物Met86F/Met1340R扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因克隆文库。结果表明,本试验共获得93个非嵌合体16S rRNA序列,按照97%的相似性划分为39个分类操作单元（OTU）。其中,60个序列（15个OTU）与已培养细菌16S rRNA序列相似性≥97%,占总序列的64.5%;32个序列（23个OTU）与已培养菌16S rRNA序列相似性处于90%^<97%;仅有1个序列与Methanomassiliicoccus luminyensis相似性<90%。系统发育树分析表明,98.9%的序列均属于甲烷杆菌目（Methanobacteriales）,部分序列与Methanobacteriales中任何已知相似序列都相隔较远,它们可能代表Methanobacteriales中新的属或种。由上述结果可见,富钟水牛瘤胃产甲烷菌以Methanobacteriales为优势菌群,其中有许多未知的产甲烷菌需进一步分离培养并对其功能进行分析。     

反刍家畜胃肠道甲烷排放与减排策略

反刍家畜胃肠道甲烷排放是重要的温室气体排放源,减少反刍家畜胃肠道甲烷排放有助于缓解全球温室效应和提高家畜饲养效率。本论文从中国反刍家畜胃肠道甲烷排放现状、瘤胃甲烷生成机制、甲烷生成的日粮营养影响因子和甲烷减排策略与潜力4个方面系统综述反刍家畜胃肠道甲烷排放的研究进展。目前,中国反刍家畜甲烷总排放量超过10 Tg,占全球胃肠道甲烷排放的比例超过15%。反刍家畜胃肠道甲烷排放主要来自瘤胃和后肠道,其中瘤胃甲烷占胃肠道甲烷生成总量的80%以上。二氧化碳还原路径利用瘤胃内的氢和二氧化碳合成甲烷,是瘤胃内生成甲烷的主要路径。瘤胃内的氢还可被相关微生物利用,合成挥发性脂肪酸和微生物蛋白等代谢产物,进而被机体利用。减少反刍家畜胃肠道甲烷排放的关键在于促进瘤胃内氢的利用,以及阻断瘤胃内的氢被甲烷菌利用合成甲烷。甲烷减排的日粮营养调控策略包括优化日粮组成、改善饲料品质、提高瘤胃流通速率、添加氢池和甲烷抑制剂等。大多数营养调控策略的甲烷减排效果小于40%,最新研制的3-NOP抑制剂的甲烷减排效果最高可达80%。但是,一些减排策略的产业化应用还受添加剂残留、抗生素禁用、食品安全、产品价格和消费者喜好等因素影响。牧场管理和遗传选育也是降低甲烷排放量的重要手段,过去100年来已实现每千克标准乳的甲烷排放量减排效果为57%。未来反刍家畜胃肠道甲烷研究将主要集中在低排放品种的遗传选育、不同营养调控策略间的组合效果、甲烷减排的经济效益和可持续性、家畜生长性能与健康、食品安全、消费者喜好等方面。     

通过强化产乙酸菌途径实现瘤胃甲烷减排

产乙酸菌是一类形态、营养和生理特征极其多样化的厌氧微生物。以二氧化碳为终端电子受体的氢依赖性乙酸生成过程与甲烷生成过程相比,热力学上处于劣势。产乙酸菌的代谢多样性使其广泛存在于自然界和动物肠道内。白蚁、鸵鸟和袋鼠等物种胃肠道内的产乙酸菌利用氢生成的乙酸可以满足动物自身 ７％ ～３３％的能量需要。瘤胃内也有产乙酸菌定植,是否可以通过强化瘤胃内产乙酸菌的代谢途径,减少反刍动物甲烷排放。为了回答这一问题,本文就瘤胃中产乙酸菌的菌群结构、产乙酸菌与产甲烷菌的竞争关系、产乙酸菌的利用战略进行了探讨。     

高通量测序分析人工养殖成年林麝粪便古菌菌群多样性

本试验的目的是采用高通量测序技术研究人工养殖成年林麝粪便中古菌的结构和组成,并对比不同性别之间的差异。选取12只3岁健康的林麝依据性别分为雄性组(M组)和雌性组(F组),每组各6只。采集其新鲜粪便,提取DNA,用古菌通用引物PCR扩增古菌16S rRNA的V4~V5区,用M i Seq 300 PE测序平台对扩增产物进行高通量测序,用QIIM E等软件对测序序列进行分析统计。结果表明:在从门到属的各级分类水平上,F组与M组古菌的相对丰度差异均不显著(P0.05)。M组和F组的组内遗传距离分别为0.16±0.03和0.27±0.06,组间为0.24±0.07,样品的相似度很高。林麝粪便中的古菌可以分为3个门,优势门为阔古细菌门(Euryarchaeota);在属水平上可以分为7个已知属,优势属为甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter),其次为热裸单胞菌属(Thermogymnomonas)。结果提示,雄性和雌性林麝粪便中古菌的结构和组成都没有显著差异,Methanobrevibacter是林麝粪便中的优势古菌属     

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。     

基于mcrA克隆文库和PCR-DGGE技术对牛粪为原料的农村户用沼气池产甲烷古菌的多样性研究

基于mcrA克隆文库和PCR-DGGE技术分析,对农村户用沼气池中产甲烷古菌微生物的群落结构进行了分析。经mcrA克隆文库分析,结果表明,沼气池中产甲烷古菌以产甲烷囊菌属(Methanoculleus)和小甲烷粒菌属(Methanocorpusculum parvum)为主,其他类群包括产甲烷菌属(Methanogenium),马氏甲烷八叠球菌属(Methanosarci-na mazei),甲烷盘菌属(Methanoplanus),甲烷杆菌属(Methanobacteriales)和甲烷鬃菌属(Methanosaeta)。经PCR-DGGE分析,沼气池中的古菌主要以产甲烷囊菌属(Methanoculleus)和甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)为主,其他类群包括产甲烷菌属(Methanogenium),甲烷盘菌属(Methanoplanus)和甲烷鬃菌属(Methanosaeta)。     

摩拉水牛及德宏水牛瘤胃产甲烷菌多样性比较

本试验旨在比较分析摩拉水牛及德宏水牛瘤胃液中产甲烷菌的多样性。选取健康雌性摩拉水牛及德宏水牛各3头,采用口腔导管法收集瘤胃液,酚-氯仿-异戊醇抽提法提取瘤胃液总DNA,用产甲烷菌特异性引物Met86F/Met1340R扩增产甲烷菌16S rDNA,构建16S rDNA基因克隆文库。摩拉水牛及德宏水牛各获得96个16S rDNA基因序列,均归类于Methanobacteriales目,其中德宏水牛有82个序列（18个OTUs）与已知菌的16S rDNA序列相似性≥ 97%,占总序列的85.4%,有14个序列（9个OTUs）与已知菌16S rDNA序列相似性为89%~97%;摩拉水牛有94个序列（13个OTUs）与已知菌16S rDNA序列相似性≥ 97%,占总序列的97.9%,仅有2个序列（1个OTUs）与已知菌16S rDNA序列相似性为94%。系统进化树分析表明,所有序列分别聚集于两大分支上,其中德宏水牛有13个OTUs代表序列和摩拉水牛7个OTUs代表序列聚集在进化树顶端的同一分支上,且在系统发育距离上与Methanobacteriales目中任何已知相似序列都相隔较远。德宏水牛瘤胃中的SGMT簇序列和RO簇序列所占总序列比列分别为83.3%、9.4%,摩拉水牛瘤胃中的SGMT簇序列和RO簇序列所占总序列的比列分别为51.0%、9.4%。由此可见,摩拉水牛及德宏水牛瘤胃产甲烷菌序列以Methanobacteriales目为主,其中德宏水牛拥有更多未知的产甲烷菌序列;德宏水牛瘤胃中的SGMT簇产甲烷菌序列比例要高于摩拉水牛。     

利用16S rRNA基因克隆文库技术分析 德昌水牛瘤胃产甲烷菌的多样性

选取3头5岁左右的健康雌性德昌水牛作为试验动物,采用机械破壁法提取瘤胃内容物总DNA,用产甲烷菌特异性引物Met86F/Met1340R扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因克隆文库,分析德昌水牛瘤胃产甲烷菌区系组成。结果表明:试验共获得99个16S rRNA基因序列,RDP分析表明94.2%的序列为甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)16S rRNA序列,按照97%的相似性划分为19个分类操作单元,其中96个序列(17个OTUs)占总序列的97.0%,与已知细菌的16S rRNA序列的相似性≥97%;3个序列(2个OTUs)占总序列的3.0%,与已知细菌16S rRNA序列的相似性为90%~97%;系统发育树分析表明,SGMT簇序列和RO簇序列所占总序列的比例分别为75.8%、1.0%,部分序列与Methanobrevibacter中任何已知相似序列都相隔较远,它们可能代表Methanobrevibacter中新的种。以上结果表明,德昌水牛瘤胃产甲烷菌以Methanobrevibacter产甲烷菌为优势菌群,其中有许多未培养的产甲烷菌需进一步分离培养,并对其功能进行分析。     

微量金属对AF处理模拟焦化废水运行的影响

本文研究了投加微量金属元素对小试规模上流式厌氧滤波池处理模拟焦化废水的影响。研究结果表明，投加微量金属元素Fe,Co,Ni可以加速厌氧反应器的启动并缩短厌氧反应器对难降解物质的驯化期。不同水力停留时间（HRT）下的运行情况对比表明，投加微量金属元素Fe,Co,Ni可以提高厌氧反应器的抗冲击负荷能力。     

Yeast-Derived β-1,3-Glucan Substrate Significantly Increased the Diversity of Methanogens During In vitro Fermentation of Porcine Colonic Digesta

The β-1,3-glucan from yeast has been extensively examined for its immuno-enhancing effects in animals.However,investigation on the relationship among β-glucan,gut microbiota and immune-modulating effects remains limited particularly in pigs.Considering the critical roles of gut methanogens in the microbial fermentation,energy metabolism and disease resistance,we investigated the phylogenetic diversity of methanogens from fermented cultures of porcine colonic digesta with（G） or without（N） yeast β-glucan based on sequences of the archaeal 16S rRNA gene.A total of 145 sequences in the G library were assigned into 8 operational taxonomic units（OTUs） with the majority of sequences（114/145） related to strains Methanobrevibacter millerae or Methanobrevibacter gottschalkii with high identities ranging from 97.9 to 98.6%,followed by 23 sequences to Methanobrevibacter ruminantium,2 sequences to Methanobrevibacter smithii and one sequence to Methanobrevibacter wolinii.The 142 sequences in the N library were assigned to 2 OTUs with most sequences（127/142） related to strains M.millerae or M.gottschalkii with sequence identities ranging from 97.9 to 98.5%,and 15 sequences related to M.gottschalkii with 97.9% identity.Shannon diversity index showed that the G library exhibited significantly higher archaeal diversity（P0.05） and Libshuff analysis indicated the differences in the community structure between the two libraries were significant（P0.0001）.In conclusion,the current study provides evidence that addition of yeast β-glucan significantly increased the diversity of methanogens in in vitro fermented porcine colonic digesta.