动物微生态基础知识

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二、对虾微生态学 虾类在水中有昼伏夜出的生活习性，大部分时间以底栖生活，杂食性， 因而肠道菌群反映了沉淀物的菌群并以假单胞菌、气单胞菌、芽孢杆菌属 占优势。对虾发育到蚤状幼体期主要吞噬细菌和一些单细胞藻类，在水中 的优势菌（弧菌）成为虾肠道中的优势菌，也是含菌数最多的时期。对虾 经过120天达到成体期后，假单胞菌占优势，如果气单胞菌和弧菌占优势， 生长不良。弧菌是一种机会性或条件性致病菌，当虾体抵抗力衰弱、受伤 或别的疾病发生，容易引起弧菌的二重感染。10 5 个/ml弧菌是对虾弧菌发 病的临界值。 对虾腮及肠道的正常微生物群与水环境、食物形成相对平衡的微生态系， 正常虾池条件下是稳定的。但当水温变化、水质污浊、有机物含量过高、池 底恶化、融氧量低、虾池菌数超过临界值、对虾发病、滥用化学药物和抗生 素时，生态平衡遭到破坏，一些正常菌群受到抑制，而一些有害菌或机会性 致病菌大量繁殖，就会引起对虾大规模爆发疫病。
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第二节 家禽微生态学
一、家禽消化道的特点 家禽消化道的特点与其他动物有显著不同，如家禽无牙齿和结肠，但有发 达的嗉囊、肌胃和两条盲肠。这类特殊消化道结构，各部位存活着不同的微 生物群。如鸡嗉囊内乳杆菌构成最优势菌群（10 9 个/g ），还有链球菌和肠 杆菌。腺胃、肌胃与嗉囊菌群相似，仅总菌数有异。小肠为兼性厌氧菌，如 链球菌、大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌，前段少后段多。盲肠内各种厌氧 菌显著增加，总数达到10 11 个/g，拟杆菌、真杆菌、双歧杆菌、消化球菌、 梭状芽孢杆菌是最优势菌群，其次是乳杆菌、链球菌、肠杆菌、葡萄球菌、 产期荚膜梭菌、酵母菌。而鸭的肠道正常菌群与鸡有所不同，拟杆菌、乳杆 菌、弯曲杆菌和双歧杆菌为主。 二、家禽微生态的建立与作用 鸡在胚胎期一般是无菌的，但在出壳时，雏鸡受到外界环境细菌的污染， 在消化道内很快就有大量细菌生长繁殖，逐渐适应定植下来，形成一个微生 物群体。
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4、泌尿、生殖道微生态：猪的阴道及尿道粘膜栖居有正常微生物群，如 葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌、如杆菌和抗酸性细菌等。而卵巢、子宫和睾 丸是无菌的。 二、猪肠道微生态的建立和演替 猪出生时，肠道是无菌的，不久就有数种微生物浸入肠道，经过生长、繁 殖，逐渐形成一个微生物群体。仔猪出生24小时内在空肠、回肠、盲肠和直 肠就定植了双歧杆菌、大肠杆菌、乳杆菌、消化球菌、肠球菌、小梭菌、拟 杆菌和酵母菌。到8-22日龄达最高峰并形成一个定型的菌群，以双歧杆菌、 拟杆菌、乳杆菌、大肠杆菌和消化球菌占优势。42日龄后随着年龄增长各个 菌群的数量略有下降，其原因可能与猪的营养与饲料结构的变化有关，如粗 纤维等成分的增多。 三、猪正常微生物群的生理作用 正常微生物群对猪的细胞免疫、体液免疫、粘膜免疫均有影响，尤其是 粘膜免疫。猪的肠道、呼吸道、生殖道等粘膜广泛分布淋巴组织，这些淋巴 细胞在微生物群的刺激下产生分泌型IgA，是粘膜表面抗感染的主要物质。
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正常微生物群对外袭菌（致病菌）有一定程度的拮抗作用。 正常微生物群对猪的营养有密切的关系，它们在帮助消化、合成蛋白质、 维生素等方面具有重要作用。 四、猪的微生态平衡与失调 正常情况下猪的微生态菌群保持在一种合理的动态平衡中，需氧菌与厌氧 菌、阳性菌和阴性菌，微生物的种群与数量都保持一定的比例。如健康仔猪 小肠的需氧菌与厌氧菌之比为1：100，即99%以上是厌氧菌；在大场内两 者的比例为1：1000。当仔猪出现腹泻时，它们的比例发生严重失调，在仔 猪小肠表现为1：1，在大肠表现为1：100。环境变化、动物生病、应激、 饲料改变、抗生素等都可能带来微生态失调。
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第三节 反刍动物微生态学
一、反刍动物消化道的特点 反刍动物消化道结构的主要特点是复胃，如牛羊的复胃有瘤胃、网胃、 瓣胃、皱胃组成。前三个胃没有胃腺，主要靠微生物的发酵作用消化饲料， 9 其中瘤胃最大，占复胃的85%，占动物总重量的20-30%，瘤胃微生物区系 极为复杂。只有皱胃有分泌胃液的胃腺。 牛羊采食粗料后，先进行咀嚼，形成食团后吞咽入瘤胃浸泡，隔一段时 11 间反刍时逆吐至口腔再反复咀嚼，然后再吞入瘤胃由微生物发酵分解。饲料 中70-85%的可消化的干物质和粗纤维在瘤胃被微生物分解。 二、反刍动物胃肠菌群构成及功能 瘤胃内微生物种类繁多，数量巨大。主要是细菌和纤毛虫，微生物的体 积约占瘤胃液的10%，其中细菌和纤毛虫各占50%，除此还有各种酵母、 螺旋体、放线菌、噬菌体等。瘤胃微生物在反刍动物的糖类、蛋白质和脂肪 的代谢中起着极为重要的作用。反刍动物需要的能量主要靠瘤胃内发酵形成 的挥发性脂肪酸，饲料中蛋白质则被微生物分解先合成菌体蛋白，再被动物 消化吸收。反刍动物需要的维生素B族和维生素K，亦主要由微生物合成。
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而细菌和纤毛虫之间，既存在协同作用也存在拮抗作用。纤毛虫既可以竞争 细菌的事物，也大量捕食细菌，纤毛虫每分钟捕食1%的瘤胃细菌。另一方面 纤毛虫也具有刺激细菌繁殖的功能，例如，当纤毛虫和细菌单独存在的情况下 ，纤毛虫对纤维素的消化率为6.9%，细菌为38.1%，两者共存时，纤维素的 消化率提高至65.2%，远远高于两者之和45%。研究发现纤毛虫体内有促进细 菌生产繁殖的刺激素。 犊牛在哺乳期的最初阶段（3周龄左右），瘤胃中多半是乳酸杆菌和一定种 类的蛋白水解菌，以后其他菌群逐步建立。给犊牛喂奶至9周龄，10周龄开始 饲喂苜蓿干草及谷物，9-13周龄的瘤胃菌群与成年牛相似。如果人工提前饲喂 微生态制剂，可帮助犊牛提早建立瘤胃微生物区系，提前断乳，且促进生长。 而纤毛虫在犊牛瘤胃定居起于2-3月龄。 反刍动物要尽量避免使用抗生素，抗生素容易导致瘤胃微生物菌群平衡的 打破，发生微生态失调，造成消化不良和代谢紊乱，甚至造成更为严重的后果。
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第二章 动物微生态学的基本概念
第一节 微生态学发展史
1977年，德国人鲁西最早提出微生态学概念并在德国建立起第一个微 生态学研究室，该所的主要研究工作为活菌制剂，如大肠杆菌、双岐杆 菌、乳杆菌等的活菌制剂，用作生态调整或生态疗法。 1981年由魏曦教授提议召开了第一届中国微生态学术会议。此后康白 教授定义微生态为：“研究正常微生物结构和功能，以及与其宿主相互 关系的学科”。1989年何明清教授参加第九届国际悉生生物学会议（巴 黎 召开）后，又进一步提出动物微生态学的概念，1992年中国畜牧兽医学 会微生态学分会在四川雅安成立，1994年8月何明清教授出版中国第一 部动物微生态书籍。 1996年，宝来利来公司成立，成为中国首家获得动物微生态制剂生产 许可证的企业，开启了中国动物微生态产业化的新篇章。
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在1克瘤胃内容物中，细菌数约为10 7 -1012 ，大多数数菌种为厌氧菌，也 存在一些兼性厌氧菌。主要包括纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解 菌、蛋白分解菌、氨基酸分解菌、脂肪分解菌、利用有机酸的瘤胃细菌、产 甲烷菌、合成维生素的细菌等。反刍动物瘤胃中微生物区系、数量受动物的 种类、年龄、饲养条件、抗生素、疾病、应激等多种因素的影响。 纤毛虫同样参与瘤胃内纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、氮化合物、脂肪 的分解作用。种类多达120多种，每毫升瘤胃液可达200万个，严格厌氧。 反刍动物肠道微生物有乳酸菌、双歧杆菌、肠杆菌等，其中乳酸菌产生抑 菌物质，可抑制溶血链球菌、肺炎球菌、沙门氏菌、结核杆菌、葡萄球菌等， 双歧杆菌除具有抑菌作用外，还可促进肠蠕动，促进钙、维生素D的吸收。 三、瘤胃微生态平衡 瘤胃内各种细菌的数量和比例，随日粮的组成不同而发生变化，在日粮中 纤维素为17%时，细菌对纤维素的消化最好，纤维素低于13%或高于22%时， 微生物群对纤维素的消化能力降低。细菌之间的相互关系主要表现为协同作用。 如纤维素分解菌与半纤维素分解菌之间的协同作用，瘤胃内糖类、蛋白质、脂 肪的消化代谢均存在菌群之间的协同作用。
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第四节 水生动物微生态学
一、鱼类微生态学 鱼类体表和肠道等处定居着各种各样的微生物。据研究鱼体表面每平方里 米的粘质层中含有千万到上亿个细菌。淡水鱼类以假单胞菌、无色杆菌、气 单胞菌等占绝对优势，而海水鱼类则以无色杆菌、弧菌、假单胞菌、黄色杆 菌、微球菌占优势。鱼类胃肠道较短，结构相对简单，微生物种类和数量相 对较少，受环境和食物链影响差异较大。微生物种群主要有拟杆菌、气单胞 菌、酵母菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌、假单胞菌、 葡萄球菌、需氧芽孢杆菌等。动物食性的鱼类还含有较多的链球菌和厌氧芽 孢杆菌；植物性的鱼类则有较多的噬酸乳杆菌和双岐杆菌；杂食性的鱼类如 罗非鱼则弧菌和气单胞菌占绝对优势。 当水环境恶化、鱼的密度过大或滥用抗生素时，鱼类的体表或肠道微生 态平衡受到破坏，其相对简单的微生物菌群发生更替，而失去微生态平衡， 各种病害随之发生。 如鳗鲡容易发生溯河性微生态失调和寒冷性微生态失调，通过服用微生 态制剂可以显著缓解以上症状。
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第二节 微生态学的几个重要概念
一、原籍菌群、外籍菌群和定植、粘附 美国哈佛大学杜鲍教授率先提出了这两个概念。原籍菌群是在长期历史 进化过程中形成的，与宿主的共生关系极为密切，对宿主是有益菌，因而 也称为固有菌群。而外籍菌群在其非特异性宿主体内，必须要适应环境， 耐受免疫屏障和生物拮抗等才能生存和发展，否则将被排除。 原籍菌群都具有定植能力，具有在宿主生长、繁殖和延续后代的能力。 动物出生后几个小时至几天，就会出现各部位的特异性微生物定植，哪个 部位定植哪种微生物都是一定的，是微生物与宿主两方面共同的遗传学机 制决定的。定植则依靠微生物对宿主的粘附，而这种粘附是有特异性的。 如大肠杆菌的I型菌毛末端的蛋白质配体仅特异性的与上皮细胞、真皮细胞 和红细胞等表面的D-甘露糖受体相结合。 微生物定植后就是繁殖与尽快形成一定的优势种群地位，还要抵抗其他 微生物的竞争，以及耐受宿主的免疫屏障作用。