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反芻動物瘤胃微生物概述

閱讀:147 時間:2020-12-02 15:09

  瘤胃可認為是含有各種微生物組的厭氧發酵罐。了解瘤胃的功能,可更好的提高反芻動物飼養效率。瘤胃微生物組可分為細菌、古生菌、原生動物和真菌。25%微生物組分布在瘤胃液中,70%分布在瘤胃固態食糜,5%為原生動物及分布在瘤胃上皮細胞層微生物。其中,僅20%微生物可在體外培養。營養平衡的日糧可最大化提高瘤胃微生物組的繁殖及活性。瘤胃pH相對穩定地保持在6-7,但隨著日糧組成發生變化。

  瘤胃細菌

  細菌是反芻動物消化道前端密度最大的微生物,約1010-1011個/ml,超過200種。瘤胃細菌可參與纖維素、淀粉、脂肪、水溶性蛋白質的降解、合成。有研究者報道,采食高水平粗飼料的反芻動物瘤胃內主要為革蘭氏陰性菌,而飼喂高水平谷物飼料的反芻動物瘤胃內主要為革蘭氏陽性菌。

  反芻動物降解植物纖維素的能力與植物飼料的類型、作物的成熟度及水解纖維素微生物呈強相關。纖維素的降解需要一系列水解酶參與。眾多瘤胃細菌可降解纖維素,但最高效的為產琥珀酸絲狀桿菌(Fibrobacter succinogenes)和白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)。纖維素水解菌降解纖維素的終產物為乙酸、丙酸、丁酸和二氧化碳。其它降解產物如氫氣、乙醇、琥珀酸、甲酸、乳酸則被其它細菌快速利用。

  牛鏈球菌(Streptococcus bovis)是瘤胃內降解淀粉的細菌,在高粗飼料飼喂牛瘤胃內數量較少,在高谷物飼料飼喂牛瘤胃內數量較高。牛鏈球菌的最適pH較低,這種酸性環境不利于原生動物生存。淀粉降解產物為乳酸,由胃腸壁細胞吸收進入血液,降低血液pH。如果反芻動物日糧由粗飼料型快速轉換為谷物型,將導致揮發性脂肪酸在瘤胃內積聚,降低瘤胃pH,引起動物瘤胃酸中毒,提高牛鏈球菌、乳酸菌數量。

  瘤胃毛螺菌(Lachnospira multiparus)、棲瘤胃普雷沃菌(prevotella ruminicola)、溶纖維丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)可將果膠降解為糖醛酸,產生大量乙酸。柑桔渣中果膠含量較高,可廣泛用于反芻動物飼料中。可作為谷物類飼料的替代物,避免牛鏈球菌的過度繁殖和動物瘤胃酸中毒。

  產甲烷的古生菌

  古生菌的新陳代謝較獨特,可存活于各種不同環境。瘤胃古生菌嚴格厭氧。古生菌在瘤胃內濃度為106-108個/ml,占總瘤胃微生組的比例不足4%。瘤胃內主要的古生菌可分為廣古菌門和泉古菌門,廣古菌門包括產甲烷菌和超嗜鹽菌,泉古菌門包括超嗜熱菌和非嗜熱菌。瘤胃古生菌利用氫氣和二氧化碳合成甲烷,降低氫氣在瘤胃內的水平,促進其它菌的生長,提高瘤胃內微生物的發酵效率。甲烷是溫室氣體的一種,過量排放導致環境污染。降低反芻動物甲烷排放量的方法有抗體法、小分子抑制劑法及飼料添加劑、飼喂策略等。育種發現,瘤胃體積較小的反芻動物產甲烷量也相對較低。

  反芻動物排放的甲烷導致的能量損失約占總能的2-12%。可采用基因工程技術,控制失活甲烷合成過程中關鍵酶,來降低反芻動物甲烷排放量。

  纖毛蟲原生動物

  瘤胃液中含104-106個/ml原生動物,負責30-40%碳水化合物的降解。主要參與淀粉、脂肪、不溶性蛋白質的分解。谷物型日糧瘤胃內最常見的原生動物為內毛蟲。原生動物可吞噬細菌和其它更小的微生物和顆粒,但也可吞噬蛋白質和碳水化合物。其對反芻動物即有利的一面,也有弊的一面。驅蟲劑可避免瘤胃內原生動物過度生長。

  真菌

  真菌在瘤胃液中的含量為103-106個游動孢子/ml,占總微生物組的8-12%。細菌是瘤胃內數量最多的纖維素降解微生物,但真菌卻是最高效的纖維素降解微生物。其合成大量纖維素酶和半纖維素酶,還可合成木聚糖酶來分解木聚糖。還參與不溶性蛋白質的降解和合成。

  瘤胃微生物組的調控

  瘤胃微生物組主要受日糧影響,而品種對其的影響較小。不同品種反芻動物瘤胃內細菌、古生菌的種類基本相似,但原生動物則相差較大。僅少數微生物間存在強的共生關系,表明微生物間的代謝相關性為非選擇性。日糧能量、蛋白質的來源和水平、添加劑均可影響瘤胃微生物組成。


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