反芻動物與單胃草食動物消化道氫代謝微生物差異研究.pdf

1、本研究以探討反芻動物與單胃草食動物甲烷排放差異的微生物機(jī)制為目的，通過瘤胃瘺管技術(shù)采集了3頭成年水牛、6頭泌乳后期奶牛、4只四月齡湖羊的瘤胃內(nèi)容物，通過屠宰技術(shù)采集了5只三月齡日本大耳白兔盲腸內(nèi)容物，利用蹲點取樣的辦法收集了2只圈養(yǎng)熊貓、8只麇鹿、4只澳洲馬的糞便。利用熒光定量PCR和高通量測序技術(shù)（454焦磷酸測序）分析了水牛、奶牛、湖羊、麋鹿四種反芻動物與兔子、馬和熊貓三種單胃草食動物消化道內(nèi)產(chǎn)氫微生物（纖維分解菌、真菌和原蟲）和氫

2、利用微生物（產(chǎn)甲烷菌、硫化菌和產(chǎn)乙酸菌）數(shù)量和多樣性差異。
　　 1、氫代謝微生物數(shù)量差異結(jié)果顯示，反芻動物與單胃食草食動物消化道樣品中產(chǎn)氫菌相對于總菌的比例存在顯著差異，整體上，白色瘤胃球菌、黃色瘤胃球菌、產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、真菌和原蟲這些己知產(chǎn)氫微生物在奶牛和湖羊瘤胃內(nèi)容物中居多，馬糞便中真菌數(shù)量較多，但水牛、麇鹿、熊貓和兔樣品中上述微生物的比例均較低。氫利用菌也以奶牛居多，其瘤胃內(nèi)容物中產(chǎn)甲烷菌相對于總菌的比例(5.32×1

3、0-2％)顯著高于湖羊(1.19×10-2％)和水牛(0.50×10-2％)瘤胃內(nèi)容物、馬（0.14×10-2％）和熊貓(0.10×10-4％)糞便、兔(0.73×10-3％)盲腸內(nèi)容物(P＜0.05)，與糜鹿(4.52×10-2％)糞便間差異不顯著(P＞0.05);產(chǎn)乙酸菌相對于總菌的比例(4.00×10-2％)顯著高于馬(1.05×10-2％)和熊貓(0.02×10-2％)（P＜0.05），與麇鹿(4.24×10-2％)、湖羊(2.

4、90×10-2％)、水牛(2.61×10-2％)和兔子(1.73×l0-2％)間差異不顯著（P＞0.05）;硫化菌各物種消化道樣品間差異不顯著(P＞0.05)。
　　 2、細(xì)菌多樣性差異結(jié)果顯示，7個物種消化道內(nèi)細(xì)菌菌群豐度和多樣性變化規(guī)律是基本一致的，即奶牛瘤胃內(nèi)細(xì)菌菌群豐度和多樣性最高，其次是湖羊、兔子、水牛、麇鹿、馬和熊貓。反芻動物與單胃草食動物消化道內(nèi)細(xì)菌主要?dú)w為厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bactero

5、idetes)和變型菌門(Proteobacteria)三大類，與單胃草食動物相比，反芻動物消化道內(nèi)厚壁菌門和擬桿菌門占大多數(shù)，并且這兩種菌所占比例接近。單胃草食動物馬與反芻動物相似，熊貓和兔子與反芻動物相差較大，熊貓糞便中擬桿菌門和變型菌門比例接近，但厚壁菌門很少;兔子盲腸內(nèi)容物中厚壁菌門最多，達(dá)到63.5％。普雷沃氏菌屬(Prevotella)、梭菌屬（Clostridium）和瘤胃球菌（Ruminococcaceae）等纖維分解菌

6、在反芻動物消化道內(nèi)居多。
　　 3、真菌多樣性差異結(jié)果顯示，7個物種真菌豐度與多樣性變化規(guī)律并不一致，奶牛瘤胃內(nèi)真菌豐度最高，其次是熊貓、水牛、兔子、麇鹿、湖羊和馬。熊貓糞便中真菌多樣性最高，其次是奶牛、兔子、麇鹿、水牛、湖羊和馬。消化道樣品真菌均以雙核亞界的子囊菌門(Ascomycota)為主，兔盲腸內(nèi)容物中擔(dān)子菌門(Basidiomycota)所占比例高于奶牛、湖羊、麇鹿、馬、熊貓和水牛，水牛瘤胃內(nèi)容物中擔(dān)子菌門最少。真菌的

7、分布存在顯著差異，Thelebolus、Candida、Chaetomella和Wallemia是四大主要的類群，水牛瘤胃內(nèi)真菌最多的是Thelebolus;奶牛和湖羊瘤胃內(nèi)真菌最多的是Candida;麇鹿糞便中Chaetomella和Thelebolus各占了40.2％和34.2％;熊貓糞便中最多是Wallemia;兔子盲腸內(nèi)容物中真菌組成相對均衡Pichia Thelebolus、Wallemia、Candida、Steri gma

8、tomyces、Chaetomella、Cryptococcus(Filobasidiales)分別為27.6％、17.9％、15.4％、13.8％、10.6％、9.8％和4.9％;馬糞便中最多是Thelebolus。
　　 4、原蟲多樣性差異顯示，反芻動物消化道內(nèi)原蟲序列比單胃草食動物多，7個物種消化道中原蟲主要?dú)w為囊泡蟲總界(Alveolata)、根足界(Amoebozoa)、異葉足鋼(Heterolobosea)、副基體綱

9、(Parabasalia)、有孔蟲界(Rhizaria)、不等鞭毛界(stramenopiles)、絲足蟲綱(Cercozoa)。水牛、奶牛、湖羊瘤胃內(nèi)容物和熊貓糞便中原蟲主要為囊泡蟲總界;麋鹿糞便中原蟲主要為絲足蟲綱;馬糞便中原蟲全部為囊泡蟲總界;兔子盲腸內(nèi)容物中原蟲序列所占比例較少。
　　 5、產(chǎn)甲烷菌多樣性差異顯示，6個物種消化道內(nèi)產(chǎn)甲烷菌菌群豐度和多樣性變化規(guī)律是基本一致的，奶牛瘤胃內(nèi)產(chǎn)甲烷菌菌群豐度和多樣性最高，其次是

10、水牛、麋鹿、馬、湖羊和兔子。反芻動物消化道中產(chǎn)甲烷菌的絕大多數(shù)為甲烷短桿菌(Methanobrevibacter)，馬糞便中產(chǎn)甲烷菌主要為甲烷短桿菌，而兔子盲腸內(nèi)容物中表現(xiàn)出差異，3只兔子盲腸內(nèi)容物中絕大多數(shù)為甲烷球菌（Methanosphaera），2只大多數(shù)為甲烷短桿菌。
　　 綜上所述，反芻動物與單胃草食動物消化道中氫代謝微生物數(shù)量和多樣性存在顯著差異。已知的可培養(yǎng)微生物如產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、白色瘤胃球菌和黃色瘤胃球菌在纖維