瘤胃微生物区系及其相互关系的研究进展
瘤胃微生物类群的多样性及其综合发酵的研究进展
ｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ） 在瘤胃中常被检测到。如降解淀粉为主的 Ｒ． ｂｒｏｍｉｉ（ Ｋｒａｕｓｅ 等， １９９９） ； 降解纤维为主的 Ｒ． ｆｌａｖｅ－ ｆａｃｉｅｎｓ 在孙 云章 （ ２００５） 的 研 究 中 占 测 序 克 隆 子 中 比 例 为 ２．０８％； 在 Ｋｒａｕｓｅ 等 （ １９９９） 报 道 中 占 有 ２．２％的 比例， 是以粗饲为主的反刍动物瘤胃中的常在菌类。
狭义遗传多样性是指种内基因的变化， 包括种内 Ｓｕｎｄｓｅｔ 等 （ ２００７） 对 ｒｅｉｎｄｅｅｒ 瘤 胃 微 生 物 １６Ｓ ｒＲＮＡ
ｇｅｎｅ 的测序结果表明 Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ ｃｌｏｓｔｒｉｄｉａｌｅｓ 的比例为
王梦芝 ， 扬 州 大 学 动 物 科 学 与 技 术 学 院 ， 博 士 ， ２２５００９， 江 苏省扬州市文汇路东路 １２ 号。
用于构建系统树的 １６Ｓ ｒＤＮＡ 序列 ６ ２０５ 个， 而随着 ｃｌｕｓｔｅｒｓ） （ Ｐｒｙｄｅ 等， ２００２） 。
研究的不断深入，还有新发现的序列不断上传，丰富瘤
瘤胃中除有种类繁多的革兰氏阳性菌外尚存在一
胃微生物的基因库，足以说明其遗传多样性的丰富。 定比例的同样种类繁多的革兰氏阴性菌（ 安登第，２００３） 。
和基因表达具有很大的差异。目前，据 １６Ｓ ｒＤＮＡ 序列 维二糖、蔗糖、淀粉和糖原等几种 ＣＨＯ， 主要产生或只 同源分析建立的核糖体小亚基 １６Ｓ ｒＤＮＡ 和 １８Ｓ ｒＤＮＡ 产生丁酸， 其 ＤＮＡ 的 Ｇ＋Ｃ 摩尔百分比是 ４２．３％。据
211240615_瘤胃微生物移植及应用研究进展
畜牧兽医学报 2023,54(5):1792-1803A c t a V e t e r i n a r i a e t Z o o t e c h n i c a S i n i c ad o i :10.11843/j.i s s n .0366-6964.2023.05.003开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):瘤胃微生物移植及应用研究进展赵 威1,2,M a h m o u d M.A b d e l s a t t a r 1,柴建民1,3,王 昕2,刁其玉1,张乃锋1*(1.中国农业科学院饲料研究所农业农村部饲料生物技术重点实验室,北京100081;2.西北农林科技大学动物科技学院,杨凌712100;3.佛山科学技术学院生命科学与工程学院,佛山528231)摘 要:反刍动物瘤胃微生物对瘤胃发育㊁营养物质消化和宿主生理健康有重要意义㊂瘤胃微生物移植(r u m e nm i c r o b i o t a t r a n s pl a n t a t i o n ,R M T )是将特定供体的瘤胃微生物及其代谢物移植到受体中,通过操纵瘤胃微生物群落进行菌群重塑或微生物组修复,改善宿主机能状态㊁生产效率㊁产品质量等,并可预防或治疗部分胃肠道疾病的措施㊂本文就R M T 的发展历程㊁应用㊁安全性及潜在作用机制等进行了综述,重点阐述了R M T 在揭示瘤胃微生物组特性或功能㊁调节宿主新陈代谢㊁提高生长性能㊁调控微生物区系平衡㊁疾病治疗等方面的作用,为R M T 的研究与应用提供技术参考㊂关键词:瘤胃微生物移植;微生物操纵;菌群重塑;微生物组修复;反刍动物;安全性中图分类号:S 816.3 文献标志码:A 文章编号:0366-6964(2023)05-1792-12收稿日期:2022-11-04基金项目:国家自然科学基金(31872385);内蒙古自治区科技重大专项(2021S Z D 0014)作者简介:赵 威(1997-),男,河南安阳人,硕士生,主要从事动物营养与饲料科学研究,E -m a i l :z h a o w e i 45@n w a f u .e d u .c n*通信作者:张乃锋,主要从事动物营养学研究,E -m a i l :z h a n g n a i f e n g@c a a s .c n R e s e a r c h P r o g r e s s o f R u m e n M i c r o b i o t a T r a n s p l a n t a t i o n a n d I t s A p pl i c a t i o n Z H A O W e i 1,2,M a h m o u d M.A b d e l s a t t a r 1,C H A I J i a n m i n 1,3,WA N G X i n 2,D I A O Q i yu 1,Z H A N G N a i f e n g1*(1.K e y L a b o r a t o r y o f F e e d B i o t e c h n o l o g y ,M i n i s t r y o f A g r i c u l t u r e a n d R u r a l A f f a i r s ,I n s t i t u t e o f F e e d R e s e a r c h ,C h i n e s e A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s ,B e i j i n g 100081,C h i n a ;2.C o l l e g e o f A n i m a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g 712100,C h i n a ;3.S c h o o l o f L i f e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,F o s h a n U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,F o s h a n 528231,C h i n a )A b s t r a c t :T h e m i c r o o r g a n i s m s h a b i t u a t e d i n r u m e n a r e e s s e n t i a l f o r r u m e n d e v e l o pm e n t ,n u t r i e n t d i g e s t i o n ,a n d h o s t p h y s i o l o g i c a l h e a l t h .R u m e n m i c r o b i o t a t r a n s pl a n t a t i o n (R MT )r e f e r s t o t r a n s p l a n t s p e c i f i c d o n o r r u m e n m i c r o b i o t a a n d t h e i r m e t a b o l i t e s t o t h e r e c i p i e n t f o r i m p r o v i n gh o s t f u n c t i o n a l s t a t u s ,p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y a n d p r o d u c t q u a l i t y ,a n d t r e a t i n g so m e g a s t r o i n t e s t i -n a l d i s e a s e s o f r u m i n a n t s ,b y r e m o d e l i n g m i c r o f l o r a o r r e s t o r i n g mi c r o b i o m e .T h i s a r t i c l e r e -v i e w e d t h e d e v e l o p m e n t h i s t o r y ,a p p l i c a t i o n ,s a f e t y an d p o t e n t i a l m e c h a n i s m o f R MT ,a n d f u r -t h e r e l a b o r a t e d t h e r o l e s o f R MT i n r e v e a l i n g th e c h a r a c t e r i s t i c s o r f u n c t i o n s o f r u m e n m i c r o b i o -t a ,r e g u l a t i n g t h e b a l a n c e o f m i c r o f l o r a a n d h o s t m e t a b o l i s m ,i m p r o v i n g gr o w t h p e r f o r m a n c e ,t r e a t i n g d i s e a s e ,w h i c h p r o v i d e d r e f e r e n c e s f o r t h e r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f R MT.K e y wo r d s :r u m e n m i c r o b i o t a t r a n s p l a n t a t i o n ;m i c r o b i o m e m a n i p u l a t i o n ;m i c r o b i o t a r e m o d e l i n g ;m i c r o b i o m e r e s t o r a t i o n ;r u m i n a n t s ;s a f e t y*C o r r e s p o n d i n g au t h o r :Z H A N G N a i f e n g ,E -m a i l :z h a n g n a i f e n g @c a a s .c n Copyright ©博看网. All Rights Reserved.5期赵威等:瘤胃微生物移植及应用研究进展瘤胃微生物群落由细菌㊁古细菌㊁原生动物㊁真菌和病毒(主要为噬菌体)组成,具有蛋白水解㊁纤维分解和脂肪分解等功能,可在厌氧条件下发酵日粮碳水化合物㊁蛋白质等生成短链脂肪酸㊁微生物蛋白质㊁肽类㊁氨基酸㊁维生素B和维生素K等代谢物[1]㊂这些代谢物被瘤胃上皮或小肠组织吸收进入血液供宿主利用[2],可为宿主提供超过70%的能量和80%的蛋白质需要[3-4]㊂瘤胃微生物群落的差异与宿主许多表型有关,包括饲料效率[5]㊁代谢特征[6-8]㊁健康状态[9]和甲烷排放[10]等㊂因此,调控瘤胃微生态,改善瘤胃发酵对于保障瘤胃健康㊁内环境稳态和机体生理健康等有深远意义㊂在诸多调控瘤胃微生态的措施中,瘤胃微生物移植(r u m e n m i c r o-b i o t a t r a n s p l a n t a t i o n,R MT)可更快调节宿主瘤胃的微生物群落,达到瘤胃菌群重塑或微生物组修复等目的[11]㊂此外,瘤胃微生物移植在治疗动物瘤胃酸中毒㊁植物源中毒及消化不良等方面效果显著[12]㊂瘤胃微生物移植研究具有很高的理论和应用价值,是国际科研探索的热点㊂本文对瘤胃微生物移植的应用研究进展进行了综述,以期为后续研究提供参考㊂1瘤胃微生物移植的定义及发展瘤胃微生物移植也称为瘤胃微生物组移植㊁瘤胃内容物移植,是将特定健康供体瘤胃中的功能微生物及其代谢物移植到受体内,重塑胃肠道菌群微生态结构,从而治疗动物疾病或提高动物生产性能的一种措施㊂瘤胃微生物移植属于微生物移植范畴,最早的微生物移植可追溯到公元4世纪东晋时期葛洪的‘肘后备急方“中黄龙汤的使用,即来源于马㊁牛㊁人的粪汁可用于治疗严重食物中毒㊁发热㊁腹泻等症状的患者㊂到了17世纪,意大利解剖学家A c q u a p e n d e n t e提出了 转宿 (t r a n s f a u n a t i o n)概念,即将健康动物咀嚼过的食物(胃肠道内容物)移植到患病动物体内以治疗胃肠疾病,为瘤胃内容物移植的雏形,此后广泛应用于兽医领域[13]㊂1776年,瑞典牧民用健康牛或羊的新鲜反刍物来治愈消化不良的患病动物[14],移植瘤胃食糜或瘤胃液相关的试验由此蓬勃展开㊂1968年,S i n g h等[15]将水牛和瘤牛瘤胃内容物交换,进行了R MT跨物种移植研究的早期尝试㊂1976年,W a y m a c k[16]将来自有尿素氮适应性的成年母羊的瘤胃液制成冻干菌粉饲喂给羔羊,为缩短羔羊对日粮尿素氮的适应期,进行了R MT移植新形式的尝试;另有学者将移植新鲜或冻干瘤胃液接种物的移植效果进行了对比,发现两种接种物对受体生长性能均有积极影响,新鲜瘤胃液的接种效果更好[17-18]㊂Y u等[19]对所采集的瘤胃液在两次高速离心操作后进行冻干,将瘤胃冻干粉应用于羔羊断奶期间的作用效果进行了系统评价,发现其有助于羔羊对开食料中非结构性碳水化合物的消化㊂近年来,R MT过程中随微生物一同移入受体的单一或复合代谢物[20-22]以及原生动物[23-25]的作用逐渐纳入考量之中,R MT后具转录活性的微生物互作关系和功能特征受到关注[25]㊂随着生物技术的发展,未来可向移植瘤胃基因编辑微生物等应用方向迈进,以期R MT可起到更安全㊁有针对性㊁即时㊁显著且持久的应用效果㊂2瘤胃微生物移植对宿主健康及生产性能的作用瘤胃微生物群对饲料利用和宿主健康具有重要作用,调节瘤胃微生物组以有效提高动物生产性能是长期的追求[26]㊂R MT被认为是重塑共生微生物群和提高宿主健康及性能的最有前景的方法之一[12]㊂表1列举了R MT应用研究相关文献㊂2.1R M T揭示瘤胃微生物特性或功能R MT揭示了反刍动物瘤胃微生物特性或功能㊂目前通过R MT已经揭示了瘤胃微生物组能够决定反刍动物的高纤维利用率[27];论证了瘤胃亚急性酸中毒(s u b a c u t e r u m i n a l a c i d o s i s,S A R A)可能与瘤胃淀粉降解细菌有关,S A R A的炎症反应和菌群结构通过R MT能转移到小鼠结肠,并且应用高纤维日粮治疗奶山羊S A R A的方法同样可以缓解小鼠结肠炎症,且适量抗生素的前处理能提高R MT对受体的影响[28];证明了与饲料效率相关的部分瘤胃微生物菌群重塑模式不尽相同,有的敏感可调,有的在适应期后恢复[29];初步得出了纤毛虫普遍不具有宿主特异性的结论[30-31];发现了瘤胃微生物的跨物种定植情况,即受体菌群结构显著变化,但未改变受体优势原生动物,新引入的微生物定植成功率低[32]㊂以上发现的揭示过程都是先确定相关目标的生物标志菌或标志原生动物,再通过R MT移植到缺少上述标志物的受体中,通过了解其定植情况及其对相关功能的影响,从而确定目标微生物的特性或功能㊂3971Copyright©博看网. All Rights Reserved.畜牧兽医学报54卷2.2R M T对瘤胃功能和生产性能的改善作用R MT有助于改善反刍动物瘤胃功能和生产性能㊂如R MT改善了反刍动物消化不良[33-34],提高了幼龄反刍动物纤维素及干物质消化率[35],缓解了由高纤维低多不饱和脂肪酸日粮引起的成年奶牛低乳脂症情况[36],短暂提高了低产奶效率奶牛的泌乳性能[37]㊂其中,R MT对幼龄反刍动物瘤胃功能和生长性能的调控作用更为突出,幼龄反刍动物通过R MT引入成熟瘤胃区系的关键共生菌群,重塑了瘤胃菌群,提高了微生物活性及相关酶活性,调节了挥发性脂肪酸尤其是丙酸或丁酸的产量及占比,加速了受体瘤胃发育,进而改善了受体瘤胃功能和生产性能[19,33-35]㊂而生产性能较低的成年反刍动物通过R MT只短暂提高了性能,一方面说明引入的微生物组及代谢物发挥了作用,另一方面由于健康的成熟瘤胃中菌群定植抗性较强,对应性能的提高随引入微生物及代谢物的消耗而消失[37]㊂2.3R M T有助于疾病预防及治疗R MT可预防或治疗反刍动物相关疾病㊂如R MT可预防反刍动物亚急性瘤胃酸中毒(牛链球菌减少和原生动物增多等)[38]㊁植物源中毒(提高对含3-羟基-4-吡啶酮(D H P)的银合欢属植物或含单氟乙酸钠(M F A)的苣苔属植物中毒的抵抗力)[39-40]㊂R MT有助于疾病预后或宿主机能的恢复,如加快坏疽性乳腺炎㊁皱胃移位和皱胃嵌塞[41]的术后恢复(如接受10L健康牛瘤胃液移植的皱胃移位术3d后,奶牛的干物质摄入量和产奶量相较对照组更高),加快瘤胃酸中毒后瘤胃稳态和瘤胃上皮细胞损伤的恢复(瘤胃的乳头高度㊁上皮细胞增殖情况和形态㊁微生物功能等更早恢复)[42],加快受到抗生素干扰的胃肠道菌群种类及功能的恢复[43],降低因长时间运输造成的动物应激(提高了牛运输后一段时间内的干物质采食量)[44]㊂R MT还可作为前胃迟缓[45]㊁瘤胃臌气㊁酮血症㊁乳热症[12]等疾病的应急疗法,并可减缓腹泻情况(腹泻率及持续时间降低45%以上)[46-47]㊂R MT 通过将健康瘤胃共生微生物组导入菌群紊乱的受体瘤胃中,修复了微生物区系,进而逆转了病程,治疗效果明显,此过程涉及到微生物互作㊁有害物质代谢和宿主免疫激活等[48]㊂3影响R M T应用的因素尽然R MT有诸多益处,但在生产实践中大规模使用存在一定的局限性,如增加的处理成本㊁复杂的操作技术㊁产品安全性㊁受体适应性和应用效果的不确定性等㊂不同研究目的的R MT,其瘤胃内容物供体来源㊁移植策略㊁受体㊁移植效果等可能不尽相同,R MT对反刍动物生产效率的影响并非是完全一致的,亦有文献称R MT对受体采食量㊁生长指标或外周血单个核细胞微生物组并无影响[46,51-52]㊂影响R MT应用效果的因素包括:3.1供体营养及取样首先,供体筛选条件(品种㊁性别㊁体重㊁日龄㊁经产方式等)不同可导致移植物微生物组有较大差异[53-54]㊂其次,日粮是影响反刍动物微生物结构的重要因素,由饲喂不同日粮的供体获得的瘤胃接种物进行移植,所重塑的受体瘤胃菌群结构将会不同[55],另有研究指出,供体接种物中可定植的微生物才是调控受体菌群结构的关键[56],而不是接种物菌群结构[20]㊂第三,采样时机的选择也很重要,饲前收集的供体微生物组更能反映机体发酵功能,饲后收集的供体微生物组则更能反映饲粮发酵情况,且饲后3h所采新鲜瘤胃液微生物组最具多样化和活跃性[57]㊂另外,采用口腔胃管采样时的胃管探入深度[58]㊁胃管在瘤胃中所处位置及唾液污染[59]需要引起重视㊂3.2受体受体层面影响R MT效果的最重要因素是反刍动物瘤胃发育成熟程度㊂对成年反刍动物进行R MT可能得不到理想效果,这是因为成熟瘤胃微生物区系具有功能冗余㊁扰动恢复能力和宿主特异性[60],能调节一定程度的瘤胃微生物变化[61]㊂反刍动物的早期发育阶段为移植的最佳窗口期,因其瘤胃微生物区系较简单㊁多样性较少而具有较小的定植抗性,更容易接受外源性接种[48]㊂另外,受体的个体体况和遗传背景的差异[62]也会造成对移植的耐受性及适应性的不同[37]㊂R MT应用效果还可能直接或间接受饲养管理模式[63]㊁断奶时间[64]㊁物种/品种[65]㊁移植物的存储[66-67]等因素的影响㊂3.3移植方式与剂量移植方式主要有口服㊁鼻饲㊁胃管灌服㊁瘘管灌入及瘤胃穿刺等[12]㊂采用口服方式通常需先对移植物进行加工,利于保留其活性和在受体体内发挥作用,如可对瘤胃微生物进行冷冻干燥处理[16-19],该技术对微生物细胞结构特征的损伤较小,使其快速进入休眠状态,保护其生物活性和有效成分的稳4971Copyright©博看网. All Rights Reserved.5期赵 威等:瘤胃微生物移植及应用研究进展表1 瘤胃微生物移植(R M T )研究进展T a b l e 1 R e s e a r c h o n t h e a p p l i c a t i o n o f r u m e n m i c r o b i o t a t r a n s pl a n t a t i o n (R M T )供体D o n o r 受体R e c e p t o r 移植策略T r a n s p l a n t a t i o n s t r a t e g y 移植效果T r a n s pl a n t a t i o n e f f e c t 参考文献R e f e r e n c e R M T 揭示瘤胃微生物特性或功能R M T r e v e a l i n g r u m e n m i c r o b i a l c h a r a c t e r i s t i c s o r f u n c t i o n s 分别预饲高㊁低纤维日粮的约4岁㊁均重约50k g 的经产瘘管奶山羊各6只D a i r y go a t 18~20g 48只雄性昆明鼠随机均分为8组采集的瘤胃液以6000ˑg 离心15m i n ㊂沉淀重悬于1ˑ磷酸盐缓冲液(P B S)中,将所得悬浮液直接转移至受体小鼠㊂连续3d 用65m m 直管饲针灌胃小鼠R M T 后小鼠肠道定植更多纤维降解菌,体重增加,瘤胃球菌为重要的纤维消化菌,更容易在山羊的瘤胃和小鼠的肠道中定植,并揭示了瘤胃微生物群决定反刍动物的高纤维利用效率[27]健康或亚急性瘤胃酸中毒(S A R A )奶山羊D a i r y go a t 18~20g 63只饲喂高淀粉日粮和60只饲喂高纤维日粮的雄性昆明鼠所采瘤胃液以6000ˑg 离心15m i n ㊂沉淀重悬于1ˑ磷酸盐缓冲液(P B S )中,将所得悬浮液直接转移至受体小鼠㊂连续3d 用65mm 直管饲针灌胃小鼠S A R A 的炎症反应转移到小鼠结肠,与治疗山羊S A R A 相似的高纤维饮食减轻小鼠结肠炎症,为理解S A R A 发病机制提供了基础数据,并为利用无菌或抗生素预处理小鼠作为模型动物验证反刍动物瘤胃微生物的功能提供了新视角[28]根据其剩余采食量(R F I )选出低或高R F I的12月龄杂交阉牛H yb r i d s t e e r s 低或高R F I 的12月龄杂交阉牛各2只试验牛清空瘤胃内容物后用磷酸盐缓冲液冲洗瘤胃㊂根据体重相近原则,高㊁低R F I 牛通过瘘管交换内容物,形成4组细菌恢复情况因宿主而异,球菌科㊁粪球菌和乳酸杆菌最敏感可调,18种细菌系统发育型可能是提高宿主饲料效率的调节目标㊂通过指纹图谱确定的每个宿主古菌群落具有不同的重建模式:动物在适应期接受非原有微生物组后发生改变或者恢复其原始状态[29]日本野生梅花鹿S i k a3月龄90k g 未阉割的日本短角犊牛鹿屠宰后立即收集约3L 瘤胃液,移植物含4个属的9种纤毛虫,总丰度为4.7ˑ104个㊃m L -1, 通过瘤胃导管使犊牛灌服接种犊牛2周后,梅花鹿所有种类的纤毛虫都出现在犊牛体内,即梅花鹿瘤胃纤毛虫不具有宿主特异性[30]来自绵羊瘤胃的纤毛虫丰度为103个㊃m L-1的悬浮液S h e e p4只体重40~50k g 的瘘管芬兰多塞特杂交绵羊用5%(w /v )双辛基磺基琥珀酸钠(200m L )直接瘤胃给药以消灭原生动物,24h 后再给药100m L ,并在10d 内确保无原生动物㊂通过瘘管接种纤毛虫悬浮液纤毛虫原虫重新引入去原虫的绵羊瘤胃后,微生物活性显著变化,芳基酰胺酶活性和瘤胃氨浓度显著增加㊂移植后11d 内,纤毛虫重新定植所有绵羊的瘤胃,挥发性脂肪酸的浓度和瘤胃的 pH 恢复到原先水平[31]过去6个月无疾病史的3头健康成年奶牛D a i r y co w 1~4岁龄的11只绵羊通过瘤胃导管6只羊接种1.5L 奶牛瘤胃液,其余羊接种1.5L生理盐水种间移植的微生物可以引起微生物群结构(类群相对比例)的显著长期变化,但不改变健康绵羊的优势原生动物,新引入的微生物在健康绵羊瘤胃定植方面的成功率有限[32]R M T 对瘤胃功能和生产性能的改善作用E f f e c t s o f R M T o n r u m e n f u n c t i o n a n d p r o d u c t i o n p e r f o r m a n c e成年雌性奥西米羊S h e e p新生羔羊,每组各6只试验组羔羊7日龄和14日龄每只接种30g 瘤胃液冻干粉或592m L 新鲜瘤胃液降低了瘤胃p H ,提高了总挥发酸㊁乙酸㊁丙酸㊁丁酸和N H 3-N 的浓度,OM ㊁A D F 等表观消化率和日增重,改善了羔羊瘤胃发育[18](转下页 C a r r i e d f o r w a r d)5971Copyright ©博看网. All Rights Reserved.畜 牧 兽 医 学 报54卷(续表1 C o n t i n u e d)供体D o n o r 受体R e c e pt o r 移植策略T r a n s p l a n t a t i o n s t r a t e g y移植效果T r a n s pl a n t a t i o n e f f e c t 参考文献R e f e r e n c e 10月龄雄性湖羊S h e e p雄性新生湖羊,每组各24只试验组羔羊5~26日龄每只每天口服接种1g 瘤胃液冻干制剂提高了羔羊断奶前的饲料消化率(粗蛋白质和非结构碳水化合物)及断奶后瘤胃的丙酸产量及比例,有利于缓解断奶应激,并刺激盲肠㊁结肠和肝发育[19]成年莫尔希亚㊃格拉纳达山羊G o a t新生羔羊,试验组每组20只试验组羔羊1日龄~11周龄每日分别灌服以草料或浓缩料为主的成年山羊的瘤胃液,以及高压灭菌的两种瘤胃液等体积混合物㊂第1周每只每天灌服 2.5m L ,之后为5m L加速了羔羊瘤胃发育和瘤胃微生物的多样化发展,促进了从液体喂养到固体喂养的转变,减少了断奶应激㊂接种高压灭菌瘤胃液对瘤胃功能有积极影响,但远不如使用新鲜接种物明显[20]健康的非哺乳期成年奶牛D a i r y co w 45头患有消化不良的多品种 成年牛每组各15只牛分别通过瘤胃导管灌服1L 瘤胃液㊁5L 瘤胃液㊁5L 温水(38ħ)仅输注1L 健康牛瘤胃液就可显著改善受体牛瘤胃功能和干物质采食量,恢复了瘤胃原生动物数量,加速手术矫正或药物治疗后的恢复[33]非乳脂抑制奶牛D a i r y co w 10头乳脂抑制奶牛连续6d 通过瘘管,5头替换8k g 非乳脂抑制奶牛的瘤胃食糜,其他5头牛自移植加快了瘤胃生物氢化和脂肪酸合成,有效缓解了日粮引起的奶牛乳脂降低[36]第3次哺乳期高㊁低产奶效率荷斯坦奶牛D a i r y co w 3对高㊁低产奶效率荷斯坦奶牛取出95%瘤胃内容物和全部消化液,通过瘘管配对交换95%的瘤胃内容物所有低产奶牛在交换后7d 内产奶效率增加,10d 后有5头奶牛菌群恢复到之前状态,瘤胃p H 和V F A 在1d 内恢复到交换前水平[37]雌性3月龄湖羊和雌性1岁龄湖羊S h e e p断奶前55日龄雌性湖羊羔羊38只通过瘤胃导管对照组14只接种25m L 生理盐水,另外两组 各12只接种不同来源瘤胃液加速羔羊断奶时(60日龄)瘤胃微生物区系形成,但试验组出现了炎症,粘膜完整性下降,导致采食量和饲料消化率降低,以及生长性能下降[49]R M T 有助于疾病治疗及预防R M T c o n t r i b u t i n g to d i s e a s e t r e a t m e n t a n d p r e v e n t i o n 健康的泌乳期荷斯坦奶牛D a i r y c o w 新生雄性荷斯坦牛犊牛3㊁7㊁21㊁42和50日龄分别接种100㊁200㊁300㊁400和500m L成年牛的新鲜或灭菌瘤胃液腹泻率降低了45.5%,腹泻持续时间降低了50.9%[46-47]含可降解3-羟基-4-吡啶酮的瘤胃微生物的实验牛C a t t l e20头萨希瓦尔牛和34头海 福特断奶公牛给受体口服供体瘤胃液300m L 或直接注射此瘤胃液 10m L 到受体瘤胃中预防了银合欢属植物中毒,增加了受体生长速度,剂量通常不影响受体生长速 度,严重中毒时才会显现剂量效应[39]5头健康雄性湖羊S h e e p10头以低聚果糖诱导的瘤胃 酸中毒模型羊通过瘘管输注,5头酸中毒模型羊接种1L 健康羊瘤胃液,另 5头接种1L 生理盐水增加了瘤胃乙酸盐㊁丙酸盐㊁丁酸盐和总挥发性脂肪酸的浓度,降低了瘤胃乳酸和脂多糖水平,调节了患有急性酸中毒症的绵羊瘤胃上皮细胞的形态和功能[42]5头未注射抗生素的荷斯坦奶牛D a i r y co w 10头连续注射14d 抗生素的 荷斯坦牛通过瘘管连续3d 5头牛接种10L 健康牛瘤胃液,5头牛接种10L 去离子水加快了瘤胃和直肠微生物群的恢复速度[43]4头正常荷斯坦奶牛,4头亚急性瘤胃酸中毒(S A R A )诱导模型牛C a t t l e4头S A R A 牛接种正常牛内容物,4头S A R A 牛自移植通过瘘管交换70%瘤胃内容物有助于恢复S A R A 奶牛瘤胃发酵和菌群稳态,不影响核心微生物群,供体瘤胃微生物群具有高度兼容性㊂S A R A 自移植组醋酸盐㊁戊酸盐和总挥发性脂肪酸的浓度未恢复[50]6971Copyright ©博看网. All Rights Reserved.5期赵威等:瘤胃微生物移植及应用研究进展定性㊂而在移植次数和移植剂量上,移植次数或移植量过少,无法形成足够的生态占位和定植抗力[50,68-69]㊂遗憾的是,目前仍没有建立可信的有效移植剂量,相关研究建议的瘤胃液移植量从几毫升至1升,乃至十几升[33,70-71],差异很大;瘤胃内容物单次交换需要在70%以上[12,50,68],较低的瘤胃内容物交换率将不能达到理想效果[69];瘤胃微生物冻干菌粉通过口服的接种用量仍需大量试验进行确定㊂移植剂量需根据移植方式㊁移植物所含微生物及其代谢物量㊁使用目的㊁宿主生长阶段进行综合考虑㊂4R M T的作用机理宿主瘤胃具有相关机制可使宿主能够与瘤胃微生物群及其代谢物共存,且瘤胃在不同发育阶段对各种微生物的定植抗性发生着动态变化[72],直接影响R MT后微生物定植效率及宿主应答㊂目前,人们对R MT的机制了解非常有限,可能的机制包括以下几个方面:一是R MT有利于加速特定菌群在受体瘤胃中的增殖和活性提升,促进纤维和淀粉分解活动,尤其增强了淀粉酶活性[19],提高了瘤胃发酵能力和日粮营养成分消化率[17-18],进而改善宿主生产性能;二是被移植的瘤胃微生物具有生态位抢占和修饰能力,可通过防止病原体黏附以及激活,改善微生态平衡[48];三是R MT可能向受体转移丁酸及衍生物[73-74]㊁细菌多糖[22]等代谢产物,以及与免疫细胞分化㊁树突细胞分化㊁淋巴组织发育有关的微R N A(m i R N A),如m i R-15/16㊁m i R-29和m i R-196[75]等,促进瘤胃发育并提高生产性能[42]㊂瘤胃微生物是非常复杂的系统,未来仍需研究移植后微生物的定植模式㊁菌群平衡或互作㊁宿主免疫应答㊁群体感应[76]等机制,以及微生物的宿主特异性㊁定植抗性等问题[77]㊂5R M T安全性R MT在应用研究中显示了其对反刍动物积极有益的作用,但目前对R MT的安全性了解还不够㊂人类粪菌移植(f e c a l m i c r o b i o t a t r a n s p l a n t a t i o n, F MT)实践中少数的菌血症㊁败血症㊁多器官衰竭甚至死亡的案例[78]提示人们,需要对其安全性引起足够的重视,菌群安全性需要在不同要求下反复考证[79]㊂目前对R MT安全性还没有一套系统的核查标准,建议考虑的层面有:供体的健康及移植物的无害性㊁移植流程及剂量的科学性㊁受体的适应性等㊂供体选择要经血清学检测,无动物疾病㊁无特定病原体㊁体征和精神良好㊁移植过程中无传播疾病的风险[19,80]㊂供体移植物要做好各项记录可溯源,筛查感染性病原体,包括副伤寒分枝杆菌㊁沙门菌㊁隐孢子虫或大肠杆菌(O157:H7)等[12],非传染疾病因素如引起宿主自身免疫反应等也应纳入筛查[81]㊂此外,供体瘤胃液p H尽可能在6.8左右,以确保瘤胃基本的健康情况(无酸㊁碱中毒)和保障瘤胃原虫正常生理状态[82],并需了解日粮中淀粉类型及其瘤胃可用性㊁纤维含量和纤维源的物理形态等因素㊂要做好移植物分类及妥善储存,通过瘤胃液气味㊁颜色㊁黏稠度㊁沉淀物㊁酸碱度等情况,可对采集到的瘤胃微生物质量进行初步直观地分类,保证其最基本的安全性,如表2所示㊂此外,生化检验可作瘤胃发酵状态及其菌群结构的进一步参考,如亚甲基蓝还原试验㊁纤毛虫的活力镜检及计数㊁亚硝酸盐还原试验㊁葡萄糖发酵试验㊁纤维素消化试验等[33]㊂直接移植新鲜接种物时,操作时间最好控制在30m i n以内[83],以避免接种物变质和减少动物应激㊂6R M T应用发展就R MT本身而言,应对其各环节操作规程进行完善,确定移植成功的参考标准,加强对R MT后宿主微生物群如何重塑,外源微生物到达宿主体内能否以及如何利用宿主㊁微生物群和环境因素,生物标志物㊁微生物组㊁宿主的互作等机理的探究㊂菌群移植中洗涤移植物可除去部分导致炎症的物质,显著减少移植后受体的不良应答[87],R MT的移植策略可类似优化,但需额外注意来源于不同瘤胃部分的微生物结构及功能特征的差异[88]㊂R MT视角可拓展到与瘤胃进化发育㊁瘤胃功能的完善㊁宿主基因表达等密切相关的定植在瘤胃上皮的微生物[2,89],瘤胃上皮微生物群与瘤胃内容物微生物群结构不同,虽然在生物体中相对丰度不高,但可运用培养组学进行扩增后冻干,在宿主生命早期施用㊂反刍动物随年龄㊁日粮㊁环境的改变,瘤胃微生物区系随之变化[90],考虑到适应性应答通常是积极的,R MT的移植物未来加工为适应动物每阶段核心菌群的微生态制剂并起短期调控作用更为安全㊂当然,不一定需要供体菌株完全定植,引起受体菌株迭代也是有益的㊂此外,除瘤胃菌群和原生动物外,可对比研究噬菌体或挥发性脂肪酸㊁微生物蛋白㊁氨基酸㊁维生7971Copyright©博看网. 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胃肠道微生态与肿瘤关系的研究进展
Ｃ ｈ ｉ ｎ Ｊ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｅ ｃ ｏ ｌ ， Ｎ ｏ ｖ ２ ０ １ ６ ， Ｖｏ １ ．２ ８ Ｎ ｏ ．１ １
・
综 述 ・
胃肠 道微 生 态 与肿 瘤 关 系 的研 究 进 展
刘 龙 ， 苏 文
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｈｕ ｍａ ｎ ｇ ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ｏ ｔ ａ ｉ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｅ ｃ ０ １ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ １ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｈ ｅ ａ ｌ ｔ ｈ ． Ｃａ ｎ ｃ ｅ ｒ ｓ ，ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｃ ａ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ，ａ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｈ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｉ ｌ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｏ ｎ ｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｈ ａ ｒ ｍｆ ｕ １ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ Ｏ ｈ ｕ ｍａ ｎ ｂ ｅ — ｉ ｎ ｇ ．Ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ，ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｐ ｕ ｔ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｐ ｌ ａ ｙ ｅ ｄ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｎ ｃ — ｅ ｒ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｇ ｕ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ｏ ｔ ａ ｗｉ ｌ ｌ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｗ ｗａ ｙ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｐ ｙ ｏ ｆ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｒ ｓ ．Ｈｅ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｇ ｕ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ｏ ｔ ａ ｉ ｎ ｃ ａ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｇａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ａ １ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ｏ ｔ ａ ；Ｔｕ ｍｏ ｒ ；Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｅ
瘤胃微生物的多样性及其研究技术
同时 又相 互 联 系 ， 同与 宿 主 之 间 构成 了复 杂 的 微 生 态 系统 。为 了探 明瘤 胃微 生 态 系统 ， 方 面要 完善 传 统 的微 生 共 一
物分 离技术 ， 另一方面要 大力发展 分子 生物 学技术 ， 将二者结合起 来进行研 究。
关键 词 ： 胃微 生物 ； 瘤 多样 性 ； 究技 术 研 Ｄ０ １ ．９ ９ Ｊ Ｉ ： ０３ ６ ／ ． １ ＳＳＮ．６ １ ６ ２ ．０１ ．２ ０ ５ １ ７ － ０ ７ ２ ０ ．０ ２
在反刍动物 的瘤 胃内存在 着复杂多样 的非致病性微 生 物， 主要包括瘤 胃原虫、 胃细菌和厌氧真菌 。 瘤
１１ 瘤 胃原 虫 ．
亨盖特厌 氧滚 管技术就是传统 的分离培养 中研究严格 、 专性厌氧菌的一种极 为有效 的技术 。其基本步骤为 ： 氏管 亨 中分装有 ４ ５ Ｌ融化 的琼脂培养基 ，冷却至 ４ 左右时接 ～ｍ ７
态 的研 究 。
其 中一些对氧气 十分敏感 ， 遇到氧气就会被杀死 。瘤 胃细菌 最佳生长 ｐ Ｈ范 围在 ６ｏ ６９ 瘤 胃最佳温度 为 ３ ％ ； 胃细 ． ．； ～ ９ 瘤
管和单菌落分 离后 即可得到纯的菌株 。 分离培养 技术 可以研究瘤 胃微生 物的多样性 ， 但存在很 大局限性 。瘤 胃微生物仅有少于 ２ ％的种类可 以培养 ， ０ 这样
约 占纤毛虫总数 的 ８％～ ８ ５ ９ ％。 原虫 与瘤 胃中其 它微生 物有着 复杂的联 系 ， 在蛋 白质和 碳水化合物的消化 过程 中具有重要 的作用 ， 但也有诸如降低
究表 明 ，饲 喂高粗饲料 日粮 的反刍家 畜瘤 胃细菌有 以下特 征： 大部分细菌属于革 兰氏阴性菌 ， 日粮中能量饲料 含量 当 增加时 ， 革兰氏 阳性菌数量增加 ； 大部分 细菌为绝对厌氧菌 ，
胃肠肿瘤中微生物组的作用和调控潜力研究
胃肠肿瘤中微生物组的作用和调控潜力研究胃肠肿瘤是一种常见的恶性肿瘤，其发病率在全球范围内均较高。
近年来，研究表明，微生物组在胃肠肿瘤的发生和发展过程中起到了极其重要的作用。
本文将介绍微生物组在胃肠肿瘤中的作用和调控潜力研究进展。
一、微生物组在肠道功能调控中的作用肠道微生物组是指寄生在肠道内的微生物，包括细菌、真菌、病毒等。
它们与我们的肠道共同构成了一个共生关系，参与了人体内多种生理和代谢过程。
有关研究表明，肠道微生物组参与了肠道内营养物质的消化、吸收和代谢等过程。
此外，肠道内的微生物组还对免疫系统的调节和肠道屏障的维护起到了至关重要的作用。
微生物组通过释放代谢产物和菌体成分来刺激免疫系统，同时协调与肠道上皮细胞等宿主细胞的信号传递过程，从而实现对免疫系统的调节功能。
另外，肠道内的微生物组还通过抑制肠道内有害菌的滋生，促进肠道细菌群的平衡，维护了肠道屏障的稳定性。
二、微生物组与胃肠癌的关系近年来，研究表明，肠道微生物组与胃肠癌的发生和发展密切相关。
微生物组的不平衡和异常改变可能是胃肠癌的重要诱因之一。
首先，微生物组的不平衡可能导致肠道内细胞的基因突变以及增生。
目前的研究表明，肠道内某些致癌物质可以通过激活微生物组中的一些致癌菌而产生致炎性反应和突变基因，从而诱导肠道内的恶性肿瘤。
其次，微生物组的改变可能导致肠道屏障的破坏，使得致癌物质和有害菌对机体产生更强的刺激和毒性作用。
三、微生物组在胃肠癌预防和治疗中的潜力由于微生物组与胃肠癌的密切关系，调节和修复微生物组已成为预防和治疗胃肠癌的新思路。
微生物组的调节可以通过多种方式实现，包括特定饮食和营养补充、使用抗生素、微生物组移植等。
首先，饮食和营养补充是调节微生物组的有效途径之一。
一些食物中含有很多对安定和维持微生物组稳定性有益的营养物质，如纤维素、膳食纤维、果胶、半乳糖等。
此外，饮食中膳食纤维的摄入可以促进肠道内有益菌群的增长，从而抑制有害菌的滋生。
瘤胃微生物定量方法研究进展
瘤胃微生物定量方法研究进展杨舒黎,王加启,卜登攀(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京 100094)摘要:瘤胃微生物的定量有传统计数和现代分子定量2大类方法。
其中,传统方法包括经典的亨氏滚管法和最大可能法,但它们测定瘤胃微生物总数的结果可能偏低。
运用分子方法定量一些重要的微生物不仅能很好地解释它们在瘤胃代谢中的作用,而且有助于描述更多的微生物特性。
因此,作者综述了瘤胃微生物定量方法的发展历程及研究进展,重点描述了运用分子定量方法的研究情况。
关键词:瘤胃微生物;传统计数;分子定量中图分类号:Q9323 文献标识码:A 文章编号:167127236(2007)0320005204 反刍动物的瘤胃内栖息着复杂、多样、非致病的各种微生物,包括瘤胃细菌、原虫、真菌和噬菌体等几大类,形成一个十分复杂的微生物系统。
细菌的数量最大,瘤胃内容物中细菌达1010～1011个/ml, 200多种;瘤胃原虫104～106个/ml,25个属;厌氧真菌游动孢子数103～105/ml,6个属;噬菌体颗粒数可达107～109/ml(Hespell等,1997;Orpin等, 1997;Stewart等,1997;Miron等,2001)。
Krause 等(1996)对细菌的多样性进行了大量的研究,他们认为瘤胃中主要的细菌有22种。
这些研究都是基于传统的培养方法,如亨氏滚管计数法(roll2t ube technique)(Hungate,1966,1969)和最大可能计数法(most probable number technique,M PN)(De2 hority等,1989),培养的已知菌种可能不完全适合培养条件或者进入了未培养状态,因而测定的瘤胃微生物总数可能偏低。
瘤胃微生物数量巨大、种类繁多,且绝大多数严格厌氧,体外培养困难,阻碍了对瘤胃微生物的研究,因此,寻找快速、准确、灵敏的新方法已成为瘤胃微生态研究的迫切需要与必然趋势。
瘤胃微生物的研究进展111
瘤胃微生物的研究进展朱河水1,陈宇2,刘记强1(1.河南农业大学,郑州 450002;2.河南省畜牧局,郑州 450008)摘要:瘤胃微生物的活动受很多因素的影响,作者对蛋氨酸、肽类、有机酸、不同日粮类型等对瘤胃微生物代谢活动的影响及相关研究方法进行了综述。
对生产实践中合理使用添加剂,增强瘤胃微生物的利用率,提高反刍动物的生产性能有重要意义。
关键词:微生物;瘤胃中图分类号:S811.6 文献标识码:A 文章编号:167127236(2007)0920014203 瘤胃微生物在反刍动物的消化中占有重要地位。
反刍动物对各营养物质的消化利用情况受瘤胃微生物的种类及其之间的数量比例影响,同时瘤胃微生物的代谢活动一方面受动物有机体分泌的活性物质的调节,另一方面受日粮中不同物质的影响。
利用各种物质调控瘤胃微生物的活动,从而增强反刍动物的消化功能,提高其生产性能已是现在反刍动物研究中的热点。
目前有关瘤胃微生物的研究多采用瘤胃液体外培养的方法,同时现代分子生物学相关技术也得到了应用。
作者就目前有关瘤胃微生物的研究情况进行了分析和总结。
1 蛋氨酸对瘤胃微生物代谢活动的影响蛋氨酸(Met )是动物的必需氨基酸,也是反刍动物的限制性氨基酸,由于瘤胃微生物的发酵降解,日粮中直接添加蛋氨酸不能明显增加其进入小肠的量,但可以影响瘤胃微生物的活动,间接影响动物的消化和吸收。
在无其他氮源和碳源的条件下,体外培养的瘤胃液中添加Met ,对微生物谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性无明显影响,但可使产物中游离甘氨酸(Gly )含量和Met 含量极显著增加。
培养液中收稿日期:2007203219作者简介:朱河水(1975-),男,河南人,博士生,主要从事反刍动物生理生化研究。
通讯作者:刘记强。
游离半胱氨酸(Cys 2s )和丝氨酸(Ser )含量随培养时间的增加而减少,培养16h 培养液中的游离组氨酸(His )含量较培养8h 显著提高。
由此可见,Cys 2s 、Ser 和His 可能对以Met 为唯一氮源和碳源的瘤胃微生物是十分重要的氨基酸。
基于宏基因组学的反刍动物瘤胃微生物研究进展
试验研究ＬＩＶＥＳＴＯＣＫＡＮＤＰＯＵＬＴＲＹＩＮＤＵＳＴＲＹＮｏ．９，２０２３基于宏基因组学的反刍动物瘤胃微生物研究进展余国春四川省水产学校，四川成都６１１７３０摘 要 反刍动物瘤胃是最强的微生态系统之一，与宿主的生命活动密切相关。
近年来，利用宏基因组学技术对反刍动物瘤胃微生物群落加以探索和挖掘，多维度地探讨了瘤胃微生物功能特征，以期更科学地进行饲养管理，促进牛羊养殖业的绿色可持续发展。
对宏基因组学的研究方法以及反刍动物瘤胃微生物组的影响因子进行综述，旨在优化瘤胃发酵系统，为提高反刍动物生产水平提供思路。
关键词 反刍动物；宏基因组学技术；高通量测序；瘤胃微生物ｄｏｉ：１０．１９５６７／ｊ．ｃｎｋｉ．１００８ ０４１４．２０２３．０９．００２ 引言反刍动物瘤胃是最强的微生态系统之一，其中含有细菌、原虫和真菌等逾３０００种微生物［１］，与宿主的各项生理生化功能密切相关。
但瘤胃中的绝大多数微生物极度厌氧，培养极其不易，传统研究弊端显著。
宏基因组测序作为新兴组学技术，规避了传统培养研究的缺陷，且更能透彻地揭露微生物多样性、差异性、功能性及其与宿主间的相互关系，在瘤胃微生物群落的研究上具有广阔的前景。
本文聚焦宏基因组学的研究方法，重点讨论瘤胃微生物功能的相关影响因素，以期为提高反刍动物生产水平提供思路。
宏基因组学研究方法宏基因组在反刍动物瘤胃微生物中的研究主要包括以下核心环节。
１ １ 样本采集瘤胃口腔导管法或屠宰法采集瘤胃液，经过滤后立即存于液氮罐。
１ ２ 宏基因组ＤＮＡ提取根据试剂盒说明书分离纯化ＤＮＡ，并用１．０％的琼脂糖凝胶电泳、ＮａｎｏＤｒｏｐ分光光度计或Ｑｕｂｉｔ荧光定量仪进行测验评价。
１ ３ 宏基因组测序运用ＰＣＲ制作文库并进行Ｉｌｌｕｍｉｎａ高通量测序平台测序。
１ ４ 数据预处理１）采用Ｔｒｉｍｍｏｍａｔｉｃ软件对原始数据进行过滤和质控。
２）使用ＳＯＡＰｄｅｎｏｖｏ软件、ＭＥＧＡＨＩＴ软件或ＩＤ ＢＡ ＵＤ软件对优化数据进行拼接和组装。
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处于 动态 半衡 ，维 系 着机 体正 常 的生 长和 营养 。瘤
协 同叉制 约的动 态平衡 关 系。文章主要 论述 了瘤 胃内细菌 、真菌和原 虫的分类、存在形式及其在反 刍动物 中的应 用等 ，并 阐述 了瘤 胃微 生物之 间的相 互关系。
关键 词 ： 瘤 胃 ；微 生物 ；反 刍动 物 中 图 分 类 号 ：Ｑ ５ ：￥ ２ ． 文 献标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — ０ ４ ２ １ ）８ ０ ０ — ５ ９ ９ ８ ３８ ０ １ ０ ８ （０ １０ — ０ ９ ０
动 物 正 常 营 养 、生 理 和 防御 功 能 起 着 举 足 轻 重 的
动孢 子 数 则 在 １ ｌ ・ ～ ０～ ０个 ｍＬ 、噬菌 体数 量 在 １ ０～
ｌ。 ０微粒 ・ Ｌ 。 ｍ‘ …。瘤 胃内 的微 生 物种 群 与 反 动物 宿 主之 间 以及各 种 微 生物 之 间 （ 菌 与 原虫 、细 菌 细 种 问 ） 成 了一 个 复 杂 而完 善 的生 态 系统 ，保 证了 形
瘤 胃微 生 物 区 系是 寄 居 于 反 刍 动 物 瘤 胃 内 的
一
大 、相互 之 问仔 在着竞 争 和协 同 的复杂 关 系 ，但 是
这种 复 杂 的 、混 合 的微 生 态 区 系在 反 刍动物 瘤 胃内
个 复 杂 的微 生 物 群 落 。瘤 胃为 瘤 胃微 生 物 的生
存 和 繁 衍 提 供 持 续 而稳 定 的 环境 条 件 ，瘤 胃微 生
瘤 胃微生物区系及其相互关 系的研究进展
祁 茹 ，林 英庭 程 明 ，肖 宇 ，褚永康 ，
（青 岛 农 业 大 学 动 物 科 技 学 院 ， 山 东 青 岛 ２６０ ） ６ １９
Байду номын сангаас
摘
要 ： 反 刍动物 瘤 胃是 一 个 复 杂 的微 生态 系统 ，瘤 胃微 生物 与宿 主 之 间 、微 生物 与微 生物 之 间处 于 一种 既
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｑｒ ｓ Ｕｍ ｅ ｉｒ ｆ ａ ｓ ａ ｃ ｒ ｊ ｅ ｓ Ｏｎ ＲＵ ｅｎ Ｍ ｏ ｌ ａ ｎ ｏ Ｏｎ Ｋ ｎ Ｍ ｏｔ ｍ ｃ ｃｒ ｌ ０ｒ ｏｒ
．
ａｎ ｅｉ Ｉ ｔ ａ ｔ ｎ ｄ Ｔｈ ｒ ｎ ｅｒ ｃ ｉ ｓ ｏ
Ａｂｓ ｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｔｈ ｕｍｅ ｆｒ ｍｉ ａ ｔｗａ ｏ ｅｒ ｎ ｏ ｕ ｎ ｎ ｓａｃ ｍｐｌｘ ｍｉ ｒ ｃ ｓ ｓｅ ｗｈ ｃ ｈ ’ ｗａ ｙ ａ ｃ ｂ ｌｎｃ ｈ ｔ ｓ ｅ ｃ ｏ ｅ ｏ ｙ ｔｍ， ｉ ｈ ｔ ｉ ｅ ｎ ｓａｄ ｎ ｍｉ ａ ａ ｅ ｔ ａ ｗａ ｂ ｔ ｏｌ ｂ ｒ ｔｖ ｎｄ ｃ ｎ ｔａ ｎ ｓｂｅｗｅ ｎ ｒ ｌｎ ｍｉ ｒ ｏ ｇ ｎｉｍｓ ａ ｄ ｈｏ ｔ ａ ｄ ａｓ ｔ ｅ ｃ ｏ ｅ ．Ｔｈ ｓｐ ｅ ｏ ｈ ｃ ｌａ ｏ ａ ｉ ｅ ａ ｏ ｓｒ ｉ ｔ ｔ ｅ ｕｎｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｓ ｎ ｓ ， ｎ ｌｏ ｂｅｗｅ ｎ ｍｉ ｒ ｂ ｓ ｉ ａｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｌ ｓ ｉ ｃ ｔｏ ｎ ｈｅｒｆ ｒ ｆｂａ ｔｒａ ｕ ｇ ｎｄ ｐ ｏ ｏ ｏ ｎｄ ｔ ｅｒ ａ ｌｃ ｔｏ ｎ ｒ ｍｉ ｎ ｎ — ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｓｆ ａ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｉ ｏ ｍｓ ｏ ｃ ｅ ｉ ，ｆ ｎ ｉａ ｒ ｔ ｚ ａ ａ ｈ ｉ ｐｐ ｉａ ｉｎ ｉ ｕ ｎａ ｔａ ｉ ｉ ｍａ ｓ ａ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｅ ａｉ ｎ ｈｉ ｔ ｅ ｕ ｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｉｍｓ ｌ ， ｎｄ ｄ ｓ ｒｂ ｄ ｔ ｅｒ ｌｔｏ ｓ ｐ ｂｅｗｅ ｎ ｔ ｒ ｎ ｍｉｒ ｏ ｇ ｎ ｓ ． ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｕｍｅ ； ｃ ｏ ｉ ｌｇ ；ｒ ｍｉ ｎ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｎ ｍｉ ｒ ｂ ｏ ｏ ｙ ｕ ｎａ ｔ
微生 物 与宿 主及 微生物 相互 问 的协 调稳 定 。
１ 细 菌
作用 。 瘤 胃微 生 态 区 系 的 微 生 物 种 类 繁 多 、数 量 巨
收稿 日期 ：２ ｌＯ — ０ Ｏｌ— ６ １
瘤 胃内细 菌 为专性 厌 氧菌 ，在 高粗料 日粮条件
胃微 生 物种 群 主要 由细 菌 、真 菌 、原虫 和 少量 噬菌 体组 成 。在 正常 饲养 条件 下 ，瘤 胃细 菌数 量 在 １ ０～ ｌ “ｆ ・ ，原虫 数量 在 １ １ ｆ ・ ，真 菌游 ０ ｕ ｍ ｃ ０～ ０ ｃ ｍ ｕ
之 问 的 数 量 比例 影 响 。 因此 ，瘤 胃微 生 物 （ 菌 、 细 真 菌 、原 虫 ） 是联 系 反 刍 动 物 和 日粮 的主 要 纽 带 ， 瘤 胃微 生 物 区 系在 反 刍动 物 营 养 物 质 代谢 方 面尤 其 是 粗 饲 料 利 用 力 面具 有 重 要 作 用 ，对 维 持 反 刍 ‘
Ｑ ｕ Ｌ Ｎ Ｙ ｎ ｔ ｇ， ＨＥ Ｇ Ｍｉｇ ＸＩ Ｙ ， ＨＵ Ｙ ｎ ｋ ｎ Ｉ ， Ｉ ｉｇｉ Ｃ Ｎ ｎ ， ＡＯ ｕ Ｃ ｏ ｇ ａ ｇ Ｒ ｎ
（ｎｔｕｅｏ Ａ ｉ ｌ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ， ｉｇ ａ ｇｉｕ ｕａ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉｇａ ６ ｜９ Ｓ ａｄ ｎ ｈｌ ） Ｉｓｉ ｔ ｆ ｎｍａ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｑｎ ｄｏＡ ｒ ｈ ｒ｜ ｎｖ ｓｙ Ｑ ｎｄ ｏ２ ６ ０ ， ｈ ｎ ｏ ｇＣ ｉａ ｔ Ｓ ｏ ｃ ｅ ｔ ｌ