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反刍动物瘤胃微生物概述

阅读:36 时间:2020-12-02 15:09

  瘤胃可认为是含有各种微生物组的厌氧发酵罐。了解瘤胃的功能,可更好的提高反刍动物饲养效率。瘤胃微生物组可分为细菌、古生菌、原生动物和真菌。25%微生物组分布在瘤胃液中,70%分布在瘤胃固态食糜,5%为原生动物及分布在瘤胃上皮细胞层微生物。其中,仅20%微生物可在体外培养。营养平衡的日粮可最大化提高瘤胃微生物组的繁殖及活性。瘤胃pH相对稳定地保持在6-7,但随着日粮组成发生变化。

  瘤胃细菌

  细菌是反刍动物消化道前端密度最大的微生物,约1010-1011个/ml,超过200种。瘤胃细菌可参与纤维素、淀粉、脂肪、水溶性蛋白质的降解、合成。有研究者报道,采食高水平粗饲料的反刍动物瘤胃内主要为革兰氏阴性菌,而饲喂高水平谷物饲料的反刍动物瘤胃内主要为革兰氏阳性菌。

  反刍动物降解植物纤维素的能力与植物饲料的类型、作物的成熟度及水解纤维素微生物呈强相关。纤维素的降解需要一系列水解酶参与。众多瘤胃细菌可降解纤维素,但最高效的为产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)和白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)。纤维素水解菌降解纤维素的终产物为乙酸、丙酸、丁酸和二氧化碳。其它降解产物如氢气、乙醇、琥珀酸、甲酸、乳酸则被其它细菌快速利用。

  牛链球菌(Streptococcus bovis)是瘤胃内降解淀粉的细菌,在高粗饲料饲喂牛瘤胃内数量较少,在高谷物饲料饲喂牛瘤胃内数量较高。牛链球菌的最适pH较低,这种酸性环境不利于原生动物生存。淀粉降解产物为乳酸,由胃肠壁细胞吸收进入血液,降低血液pH。如果反刍动物日粮由粗饲料型快速转换为谷物型,将导致挥发性脂肪酸在瘤胃内积聚,降低瘤胃pH,引起动物瘤胃酸中毒,提高牛链球菌、乳酸菌数量。

  瘤胃毛螺菌(Lachnospira multiparus)、栖瘤胃普雷沃菌(prevotella ruminicola)、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)可将果胶降解为糖醛酸,产生大量乙酸。柑桔渣中果胶含量较高,可广泛用于反刍动物饲料中。可作为谷物类饲料的替代物,避免牛链球菌的过度繁殖和动物瘤胃酸中毒。

  产甲烷的古生菌

  古生菌的新陈代谢较独特,可存活于各种不同环境。瘤胃古生菌严格厌氧。古生菌在瘤胃内浓度为106-108个/ml,占总瘤胃微生组的比例不足4%。瘤胃内主要的古生菌可分为广古菌门和泉古菌门,广古菌门包括产甲烷菌和超嗜盐菌,泉古菌门包括超嗜热菌和非嗜热菌。瘤胃古生菌利用氢气和二氧化碳合成甲烷,降低氢气在瘤胃内的水平,促进其它菌的生长,提高瘤胃内微生物的发酵效率。甲烷是温室气体的一种,过量排放导致环境污染。降低反刍动物甲烷排放量的方法有抗体法、小分子抑制剂法及饲料添加剂、饲喂策略等。育种发现,瘤胃体积较小的反刍动物产甲烷量也相对较低。

  反刍动物排放的甲烷导致的能量损失约占总能的2-12%。可采用基因工程技术,控制失活甲烷合成过程中关键酶,来降低反刍动物甲烷排放量。

  纤毛虫原生动物

  瘤胃液中含104-106个/ml原生动物,负责30-40%碳水化合物的降解。主要参与淀粉、脂肪、不溶性蛋白质的分解。谷物型日粮瘤胃内最常见的原生动物为内毛虫。原生动物可吞噬细菌和其它更小的微生物和颗粒,但也可吞噬蛋白质和碳水化合物。其对反刍动物即有利的一面,也有弊的一面。驱虫剂可避免瘤胃内原生动物过度生长。

  真菌

  真菌在瘤胃液中的含量为103-106个游动孢子/ml,占总微生物组的8-12%。细菌是瘤胃内数量最多的纤维素降解微生物,但真菌却是最高效的纤维素降解微生物。其合成大量纤维素酶和半纤维素酶,还可合成木聚糖酶来分解木聚糖。还参与不溶性蛋白质的降解和合成。

  瘤胃微生物组的调控

  瘤胃微生物组主要受日粮影响,而品种对其的影响较小。不同品种反刍动物瘤胃内细菌、古生菌的种类基本相似,但原生动物则相差较大。仅少数微生物间存在强的共生关系,表明微生物间的代谢相关性为非选择性。日粮能量、蛋白质的来源和水平、添加剂均可影响瘤胃微生物组成。


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