反刍动物肠道微生物多样性的研究

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反刍的知识点总结

反刍的知识点总结

反刍的知识点总结一、反刍的定义和过程反刍是一种特殊的消化过程,发生在反刍动物的胃部。

它是一种多次咀嚼食物的过程,通过这种过程,反刍动物能够更充分地利用植物纤维和细胞壁,从而提高食物的消化率和吸收率。

反刍的过程可以简单描述为以下几个步骤:首先,反刍动物将食物咽下到第一胃中,经过初步的消化。

然后,食物会在第一胃中分解成较小的颗粒,然后这些颗粒将被送到第二胃中。

在第二胃中,食物会被反刍动物反刍出来,进行多次的咀嚼和混合。

最后,经过反刍的食物会再次吞咽,进入第三胃和第四胃进行最终的消化吸收。

总的来说,反刍的过程是一种多次咀嚼和混合的过程,通过这种过程,反刍动物能够更充分地利用植物纤维和细胞壁,从而提高食物的消化率和吸收率。

二、反刍的作用反刍的作用主要有以下几个方面:1. 提高食物的消化率和吸收率。

通过多次的反刍和咀嚼,反刍动物能够更充分地利用植物纤维和细胞壁,从而提高食物的消化率和吸收率。

2. 减少食物中的抗营养因子。

通过反刍的过程,反刍动物能够将食物中的抗营养因子如纤维和细胞壁等物质降解和去除,从而提高食物中营养物质的利用率。

3. 促进消化酶的作用。

通过多次的反刍和咀嚼,反刍动物能够促进体内消化酶的作用,从而提高食物的消化和吸收。

总的来说,反刍的作用是提高食物的消化率和吸收率,减少食物中的抗营养因子,促进消化酶的作用。

三、反刍动物的消化系统特点反刍动物的消化系统具有以下几个特点:1. 多室的胃。

反刍动物的胃被分为了多个部分,通常包括第一胃、第二胃、第三胃和第四胃,每个部分都有其特定的消化功能。

2. 特殊的食物分解和吸收过程。

反刍动物通过多次的反刍和咀嚼,能够更充分地利用植物纤维和细胞壁,从而提高食物的消化率和吸收3. 发达的菌群。

反刍动物的胃肠道内寄生着各种各样的微生物,这些微生物能够协助反刍动物完成食物的消化过程。

4. 特殊的排泄物。

反刍动物的粪便通常比较粗糙,因为它们消化的是纤维素多的植物,在排泄物中残留的植物细胞壁在其它动物中已经在体内被消化分解。

瘤胃微生物群落与反刍动物消化生理的关系研究

瘤胃微生物群落与反刍动物消化生理的关系研究

瘤胃微生物群落与反刍动物消化生理的关系研究反刍动物是通过不同温度下的瘤胃微生物群落来消化食物。

在这个特殊的消化系统中,瘤胃内的微生物能分解大量的纤维素,从而将草地上生长的植物转化为有用的营养物质。

瘤胃内的微生物群落是由许多不同类型的细菌、真菌和原生动物构成的。

这些微生物与宿主的关系非常复杂,微生物的种类和数量会受到宿主饲食、生态系统环境、年龄和性别等因素的影响,同时宿主的健康状况也会对瘤胃微生物群落产生影响。

瘤胃内的微生物群落在营养方面起着非常重要的作用。

例如,某些细菌可以分解纤维素,并产生酸性物质,这可以帮助预消化食物,使其更容易被宿主消化。

此外,瘤胃内的微生物还可以产生大量的Vitamin K,这对于维持动物正常的凝血系统和血液功能至关重要。

另外,瘤胃微生物群落还可以帮助宿主消除有害菌的侵入。

例如,在瘤胃内生活的某些细菌可以产生抗生素和其他抗微生物物质,这可以帮助宿主对抗有害微生物的感染。

然而,由于瘤胃内的微生物种类和数量的复杂性,这个研究领域还有很多未解决的问题。

例如,我们目前还不能准确地预测不同饲养条件下宿主瘤胃微生物群落的变化,也无法完全理解微生物群落如何响应外界环境的变化。

目前,人类已经开始致力于瘤胃微生物群落的研究。

通过对野外反刍动物瘤胃内微生物的分析与总体基因组的挖掘研究,研究人员可以进一步理解瘤胃微生物群落是如何与宿主反刍动物协同演化的。

此外,我们现在也可以通过某些DNA分析技术来研究动物的消化系统。

通过提取反刍动物瘤胃内的DNA并进行实验测序,我们可以知道这些动物瘤胃内微生物的数量、种类和结构。

这些研究结果可以延伸到人类自身的健康问题上。

对于减肥或胃肠问题的人,可以通过分析胃肠道微生物来解决问题。

总之,瘤胃微生物群落与反刍动物消化生理的关系是一个非常复杂的研究课题,但这个领域的研究现在已经迈入了全新的阶段。

通过更加深入的研究,我们可以进一步了解它们与人类健康之间的关系,从而创造更好的生活方式。

(精选)近10年瘤胃微生物分离培养研究进展

(精选)近10年瘤胃微生物分离培养研究进展
瘤胃中细菌参与大部分营养物质的降解和生成,可降解 纤维、半纤维素、淀粉、蛋白质和脂类物质等,产生 VFA、琥珀 酸、乳酸、氨基酸、氨和脂肪酸等。近 10 年,国内外新分离的 细菌包括纤维/半纤维素降解菌和淀粉分解菌有 3 个属和 6 个种,蛋白质降解菌有 2 个属和 1 个种,脂类分解菌 1 个种, 乳酸产生菌 1 个属 2 个种,琥珀酸产生菌 1 个种,丁酸产生菌 2 个种,植酸酶产生菌 1 个种,吲哚形成菌 1 个种和耐地衣酸 菌 1 个种,见表 1。这些菌株在分类地位上属于新的种或属, 有些是首次从瘤胃中分类获得,呈现出一些新的菌株形态和 发酵特征。另外,近十年国内外研究者分离获得瘤胃新菌株 大约 39 种,这不仅补充了细菌菌种资源库,而且提供了新的 微生物形态和发酵特征。但对于瘤胃细菌的分离纯培养,大 部分学者仍侧重于瘤胃新纤维类降解菌的分离,可能与受关 注度越来越高的生物能源有关。 3 瘤胃古菌
China)
【Abstract】 The research of rumen microbiology is the key of ruminant nutrition. A large number of microorganisms par-
ticipating in nutritional metabolism have been isolated from rumen since the middle of 20th century. Nowadays,although it is
more and more popular to use molecular biological methods in the study of rumen microorganisms,traditional methods still play

第八章 反刍动物微生态与应用

第八章 反刍动物微生态与应用
第八章 反刍动物的微生态与应用(4h)
主要内容
• 反刍动物的微生态特点 • 反刍动物的微生态失调与防治 • 微生态制剂在反刍动物饲料中的应用 • 微生态制剂在反刍动物饲养环境中的
应用
重点和难点
重点:
• 反刍动物的微生态特点 • 反刍动物的微生态失调与防治 • 微生态制剂在反刍动物饲料中的应用 • 微生态制剂在反刍动物饲养环境中的应用
一、微生态制剂在反刍动物饲料中作用机制 (1)促进胃肠道微生态平衡; (2)促进肠道优势菌群形成,增强免疫功能; (3)促营养作用; (4)提高对粗纤维的利用率; (5)促进对氨的利用;
Байду номын сангаас
二、反刍动物微生态制剂的种类 (1)需氧芽孢杆菌制剂 (2)乳酸菌制剂 (3)酵母类制剂
三、微生态制剂在反刍动物饲料中的应用 (1)在幼龄反刍动物中的应用 1、促进瘤胃发育和提早断奶 2、调节肠道pH值 3、提高生产性能 4、防治腹泻
二、反刍动物胃肠道微生态特点 (一)瘤胃内正常微生物群的种类及特性 1、瘤胃内的细菌
——纤维素分解菌 ——半纤维素分解菌 ——淀粉分解菌 ——氨基酸分解菌 ——脂肪分解菌 ——其它细菌
2、瘤胃内的纤毛虫 (1)纤毛虫的分类
全毛虫目和贫毛虫目 (2)纤毛虫的营养代谢
——糖类代谢 ——蛋白质代谢 ——脂肪代谢
3、瘤胃内的厌氧真菌 (1)真菌特点
栖居在瘤胃内,且能降解植物细胞壁。 (2)真菌功能
分泌不同的消化酶,降解纤维素和半纤维素, 如纤维素降解酶、木聚糖降解酶等。 (3)应用
开发新型饲料具有潜力。
第二节 反刍动物微生态失调与防控 一、反刍动物的微生态平衡 二、反刍动物的微生态失调与防治
一、反刍动物的微生态平衡 瘤胃内各种细菌的数量和比例,随日粮的组成不同

反刍动物瘤胃微生物及其作用

反刍动物瘤胃微生物及其作用

反刍动物瘤胃微生物及其作用微生物是动物消化道内不可缺少的重要组成成分。

初生幼畜的消化道是无菌的,数小时后随着吮乳、采食等过程,在消化道内即出现了微生物,其中如大肠杆菌(Escherichia coli)便从此在动物肠道内与寄主共处终生。

1 反刍动物消化的主要特征反刍动物是哺乳动物中比较特别的一个类群,他们的日粮主要由植物材料组成。

反刍动物即使在不进食时也频繁地咀嚼,这一咀嚼活动称为“反刍”。

反刍是反刍动物从植物细胞壁(即纤维)中获得能量过程的一个步骤。

反刍减小了纤维颗粒的尺寸,暴露出糖以供微生物发酵;另外,唾液中缓冲物质(碳酸盐和磷酸盐)中和了微生物发酵产生的酸,以便维持一个有利于纤维降解和瘤胃微生物生长的中性偏酸的环境。

与单胃动物不同,反刍动物的胃由4部分组成,即网胃、瘤胃、瓣胃、真胃。

瘤胃是反刍动物特有的消化器官,它是反刍动物体内的饲料处理工厂,饲料中约有70,85%可消化物质和50%粗纤维在瘤胃内消化,因此,瘤胃(包括网胃)消化在反刍动物整个消化过程中占有特别重要的地位。

瘤胃和网胃是位于反刍动物消化道最前端的2个胃,网胃内含物几乎持续地与瘤胃内含物相混合(每分钟混合1次),这两个胃常又称为网-瘤胃,他们共同具有高密度的微生物群系(细菌、原生动物、真菌)。

瓣胃是个具有极大吸收能力的小器官,水和矿物质如钠和磷在瓣胃中吸收,经唾液重回到瘤胃中。

由于瘤胃和真胃的消化方式有极大的不同,瓣胃是一个连接瘤胃和真胃的过渡器官。

真胃相当于非反刍动物的胃,分泌强酸和许多消化酶。

非反刍动物摄取的食物首先在胃中被消化,但是进入反刍动物真胃中的食糜主要由未被发酵的饲料颗粒、一些微生物发酵终产物以及生长在瘤胃中的微生物有机体本身所构成。

反刍动物与非反刍动物另一个重要区别是反刍动物能大量利用纤维或半纤维并消化吸收,而非反刍动物在这方面的能力很有限(盲肠等器官可消化分解部分纤维)。

存在于植物细胞壁中的复杂糖(纤维或半纤维)不能被非反刍动物利用,相反,在瘤胃和网胃中生活的微生物群系则可使反刍动物从纤维中获得能量。

反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展

反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展

动物营养学报2020,32(11):5013⁃5022ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2020.11.005反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展王㊀坤1㊀南雪梅1㊀熊本海1∗㊀蒋林树2(1.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,北京100193;2.北京农学院奶牛营养学北京市重点实验室,北京102206)摘㊀要:反刍动物能将人类不能直接利用的纤维性植物原料转化成肉和奶等优质的畜产品,然而反刍动物每年向环境中排放甲烷约1亿t,不但加剧全球温室效应,而且降低饲料利用率㊂本文详细综述了近年来瘤胃甲烷生成机制㊁瘤胃甲烷生成相关微生物㊁瘤胃甲烷测定方法及瘤胃甲烷排放调控措施等方面的相关研究进展,以期为调控反刍动物瘤胃甲烷排放研究提供参考㊂关键词:反刍动物;瘤胃;甲烷生成;产甲烷古菌中图分类号:S811.6㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2020)11⁃5013⁃10收稿日期:2020-03-30基金项目:国家 十三五 重大专项课题(2017YFD0701604)作者简介:王㊀坤(1990 ),男,山东烟台人,博士研究生,研究方向为反刍动物营养与饲料科学㊂E⁃mail:cang327@163.com∗通信作者:熊本海,研究员,博士生导师,E⁃mail:xiongbenhai@caas.cn㊀㊀反刍动物能将人类不能直接利用的纤维性植物原料转化成肉和奶等优质的畜产品,对人类社会发展具有重要意义㊂随着世界人口的增长以及居民生活水平的提高,人类社会对优质畜产品的需求越来越多,反刍动物生产的重要性也越来越大㊂然而,反刍动物在消化植物纤维的同时会向环境中排放甲烷等温室气体,反刍动物每年向环境中排放甲烷约1亿t,约占全球每年甲烷排放总量的20%[1]㊂甲烷的温室效应约为二氧化碳的25倍,反刍动物生产对环境的影响引起了越来越多的关注,各国科学家围绕反刍动物瘤胃甲烷排放展开了大量研究,通过适当的措施调控反刍动物瘤胃甲烷排放具有重要意义㊂1 甲烷生成机制㊀㊀甲烷生成通常被认为是产甲烷古菌在严格厌氧的条件下独有的生命现象㊂但有研究报道,除产甲烷古菌外,蓝藻细菌和真核生物也具有产生甲烷的能力,甚至可以在有氧的情况下产生甲烷[2-4]㊂产甲烷古菌是一种生态多样性的微生物,广泛存在于多种陆生及水生厌氧环境中,包括湿地㊁海洋沉积物㊁淡水沉积物以及动物胃肠道等㊂甲烷是产甲烷菌厌氧呼吸的终产物[5],作为主要的甲烷产生源头,大气中70%的甲烷是由产甲烷菌产生的[6]㊂㊀㊀甲烷生成是生物质厌氧降解的终端过程,通常发生在氧㊁硝酸盐㊁Fe3+及硫酸盐等末端电子受体不足或快速耗尽的环境中[5-6]㊂甲烷生成的底物主要有二氧化碳㊁乙酸盐和甲基化合物㊂根据反应底物的不同,甲烷生成可分为3条途径:二氧化碳还原途径㊁解乙酸途径和甲基营养途径㊂3条途径的最后1步反应均为甲基辅酶M被甲基辅酶M还原酶还原生成甲烷㊂氢气是二氧化碳还原途径的主要电子供体,因此该途径也被称为氢营养途径,此外,甲酸㊁甲醇及一氧化碳也可作为该途径的电子供体[5]㊂氢营养途径是最常见的甲烷生成途径,甲烷杆菌目(Methanobacteriales)㊁甲烷球菌目(Methanococcales)㊁甲烷微菌目(Methanomi⁃crobiales)㊁甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)㊁甲烷火菌目(Methanopyrales)及甲烷胞菌目(Methanocellales)的产甲烷菌均可通过该途径生成甲烷㊂在解乙酸途径中,乙酸裂解为羧基和甲基,羧基被氧化为二氧化碳,甲基被还原为甲烷㊂作为最不常见的途径,仅存在于Methanosarcina⁃㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷les,但由解乙酸途径生成的甲烷约占全球生物甲烷总量的2/3[5]㊂在甲基营养途径中,甲醇㊁甲胺及甲基硫化物等甲基化合物的甲基团传递给辅酶M,生成的甲基辅酶M最终被甲基辅酶M还原酶还原生成甲烷㊂对于常见的甲基营养型甲烷菌(主要来自Methanosarcinales),甲基还原所需的电子是通过额外的甲基被氧化成二氧化碳得到,但是Methanomicrococcusblatticola和Methanospha⁃era的甲基营养型甲烷菌以氢气作为电子供体[5-7]㊂最近研究发现,Methanomassiliicoccales的甲烷菌也以氢气作为电子供体,其甲烷生成途径属于氢气依赖型甲基营养途径[8]㊂甲基营养型甲烷菌主要存在于海洋沉积物中,以及动物胃肠道和一些极端环境中[5]㊂2㊀反刍动物瘤胃甲烷生成㊀㊀反刍动物瘤胃微生物发酵碳水化合物产生甲烷,不但加剧全球温室效应,而且降低饲料利用率㊂反刍动物以甲烷形式所损失的能量占饲料总能的2% 12%[9]㊂研究人员围绕甲烷生成及其调控措施展开了大量研究,然而瘤胃微生物发酵碳水化合物生成挥发性脂肪酸的过程部分依赖于可排出代谢氢的甲烷生成过程,因此单纯抑制瘤胃甲烷生成的调控措施往往不能起到长期调控的目的[10-11]㊂产乙酸作用和丙酸生成等一些瘤胃内可与甲烷生成途径竞争代谢氢的内在代谢过程,在瘤胃甲烷调控方面的潜在作用越来越多的引起了公众的关注[12-13]㊂一方面,这些代谢过程通过与甲烷生成途径竞争代谢氢来抑制甲烷生成,不会因为瘤胃中的氢无法被及时排出而影响发酵;另一方面,乙酸和作为瘤胃葡萄糖前体物的丙酸均为反刍动物的能量来源物质,通过增加乙酸和丙酸的产量来竞争性抑制瘤胃甲烷生成可提高饲料能量的利用率㊂㊀㊀碳水化合物是反刍动物主要的能量来源,纤维素㊁半纤维素和淀粉等多糖首先在瘤胃内水解为葡萄糖等单糖㊂各种单糖在瘤胃微生物的作用下进一步代谢为挥发性脂肪酸㊁二氧化碳及氢气㊂氢气是瘤胃发酵过程中重要的中间产物,在葡萄糖分解为丙酮酸以及丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A的过程中产生(图1)㊂为了保证瘤胃发酵的正常进行,产生的氢气需要被及时从瘤胃排出[10]㊂甲烷生成是瘤胃主要的排出氢气的途径,细菌㊁原虫以及真菌产生的氢气被传递给产甲烷古菌通过氢营养途径还原二氧化碳生成甲烷㊂瘤胃产甲烷古菌在数量和多样性上不如瘤胃细菌丰富,且在全世界范围内的反刍动物中高度保守[14]㊂Hen⁃derson等[14]对来自35个国家的瘤胃和前肠样品(379头牛㊁106头绵羊㊁59头鹿㊁52头山羊和72头其他物种)的微生物群落组成进行了全面的全球普查㊂研究发现,尽管样品的来源千差万别,但主要的古菌群体却惊人地相似㊂Methanobrevi⁃bactergottschalkii和Methanobrevibacterruminanti⁃um出现在所有样品中,且占比高达74%㊂Metha⁃nosphaera和Methanomassiliicoccaceae的2个古菌群体占比也比较高,这5个主要的产甲烷古菌群体约占整个古菌群落的90%㊂瘤胃中大约78%的产甲烷古菌通过氢营养途径产生甲烷,22%的产甲烷古菌通过甲基营养途径产生甲烷,解乙酸途径在瘤胃中较为少见[15]㊂甲烷短杆菌(Methanobre⁃vibacter)是瘤胃中主要氢营养型甲烷菌[16],Meth⁃anosphaera㊁Methanimicrococcus和甲烷细菌属(Methanobacterium)也是瘤胃中重要氢营养型甲烷菌属[13]㊂瘤胃中的甲基营养型甲烷菌主要包括Methanosarcinales㊁Methanosphaera和Methanomas⁃siliicoccaceae[5]㊂㊀㊀除甲烷生成外,瘤胃中的丙酸生成过程以及由氢气和二氧化碳生成乙酸的过程都可消耗氢气㊂硝酸盐和硫酸盐等一些无机盐也可作为电子受体消耗氢气,但是这些物质在瘤胃中的含量通常不多[17-19],而且含量过多可能会增加反刍动物中毒的风险[20]㊂3㊀反刍动物瘤胃甲烷生成相关微生物㊀㊀瘤胃甲烷的生成是瘤胃内各种微生物共同作用的结果,产甲烷古菌是直接的甲烷产生微生物,而原虫㊁细菌及真菌等其他微生物也在瘤胃甲烷生成过程中发挥着重要作用㊂㊀㊀瘤胃原虫根据其结构和活性不同,主要有2种类型:Holotrich原虫,具有完全被纤毛覆盖的柔性表膜,主要消化可溶性底物;Entodiniomorphid原虫,具有坚硬的表膜,纤毛仅位于口部附近区域,能够消化微粒状物质[22]㊂尽管瘤胃原虫不能产生甲烷,但其可通过自身的氢化酶产生大量氢气供氢营养型产甲烷古菌使用,因此在瘤胃甲烷生成中发挥重要作用㊂此外,原虫的表面和体内附着410511期王㊀坤等:反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展以及寄生有产甲烷古菌,这种共生关系也使原虫成为瘤胃甲烷生成重要的参与者[22]㊂Methano⁃brevibacter和Methanomicrobium被认为是最主要的2个与原虫具有共生关系的产甲烷古菌属[23-24]㊂尽管原虫在瘤胃中普遍存在,但原虫对于瘤胃并不重要,且驱除原虫可以降低9% 37%的甲烷排放[25-26]㊂然而,也有一些研究表明,驱除原虫对瘤胃甲烷产生的影响并不明显[27-28]㊂Newbold等[29]通过Meta分析研究发现,通过驱除原虫平均可降低11%的甲烷产量,然而产甲烷古菌的丰度并没有显著降低㊂图1 瘤胃发酵及甲烷生成途径Fig.1㊀Rumenfermentationandpathwaysofmethanogenesis[13,19,21]㊀㊀同原虫类似,真菌通过产生大量氢气参与瘤胃甲烷生成,此外真菌发酵也可产生二氧化碳㊁甲酸和乙酸等代谢终产物[30]㊂目前已知的瘤胃中的真菌属有6个,Neocallimastix㊁Caecomyces㊁Piromy⁃ces㊁Anaeromyces㊁Orpinomyces和Cyllamyces[31]㊂一些产甲烷古菌可能也与真菌有共生关系,然而这种关系并没有得到证实[32]㊂由于真菌能产生氢气,通常认为真菌的丰度可能与甲烷生成有关,但Kittelmann等[33]研究发现,绵羊瘤胃甲烷排放与真菌群落结构没有相关性㊂Newbold等[29]通过Meta分析研究发现,驱除原虫虽然对产甲烷古菌的丰度没有影响,但降低了真菌的丰度,而真菌丰度的降低是否与甲烷产量的降低有关尚不清楚㊂㊀㊀细菌是瘤胃内最多样化的微生物类群,能分解纤维㊁淀粉㊁蛋白质和糖等多种物质,瘤胃中最丰富的3个细菌门是厚壁菌门(Firmicutes)㊁拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacte⁃ria)[14]㊂属于Firmicutes的纤维分解菌瘤胃球菌属(Ruminococcus)和优杆菌属(Eubacterium)能够产生氢气,纤维杆菌属(Fibrobacter)不产生氢气,而Bacteroidetes是纯粹的氢气消耗菌[34]㊂Kittel⁃mann等[33]通过分析236份来自于118头不同甲烷排放量绵羊的瘤胃液样品,发现瘤胃微生物的群落结构与绵羊甲烷排放水平相关㊂一种类型的低甲烷排放量绵羊瘤胃中具有较高含量的丙酸生成菌Quinellaovalis;另一种类型的低甲烷排放量绵羊瘤胃中具有较高含量的乳酸和琥珀酸生成菌,包括Fibrobacterspp.㊁Kandleriavitulina㊁Olsenellaspp.㊁Prevotellabryantii和Sharpeaaza⁃buensis;高甲烷排放量绵羊的瘤胃中具有较高含量属于瘤胃球菌属(Ruminococcus)的一些菌种,以及瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)㊁毛螺旋菌科(Lachnospiraceae)㊁Catabacteriaceae㊁粪球菌属(Coprococcus)和普雷沃菌属(Prevotella)等㊂Danielsson等[35]和Wallace等[36]均研究发现,高甲烷排放动物个体的瘤胃中Proteobacteria的含量较少㊂琥珀酸弧菌科(Succinivibrionaceae)是Pro⁃teobacteria的优势科,有研究发现肠道中较高含量5105㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷的Succinivibrionaceae是导致Tammar袋鼠相比反刍动物甲烷生成效率低的原因[37]㊂Prevotella是一种多功能的菌属,该属的部分菌种在高甲烷排放个体中含量较高,而部分菌种又在低甲烷排放个体中含量较高[16,35]㊂通常情况下,高甲烷排放的动物个体肠道中有更多的氢气产生菌,而低甲烷排放的动物个体肠道中有更多的氢气消耗菌㊂4㊀反刍动物瘤胃甲烷测定方法㊀㊀准确测定反刍动物甲烷排放量对于研究甲烷生成机制及其减排措施具有重要意义㊂呼吸舱法以其高的准确性及可重复性被认为是甲烷测定的 金标 方法,但由于其成本高㊁技术要求严格且对动物应激较大,因此限制了该方法的广泛使用[38]㊂六氟化硫示踪法相比于呼吸舱法,可直接在生产条件下对动物的甲烷排放进行测定,但该方法的准确性受当地天气变化影响较大且存在残留问题,因此该方法的广泛使用亦受到限制[39]㊂此外,直接测定法还包括头箱法㊁面罩法㊁便携式收集舱法㊁甲烷/二氧化碳比例法㊁GreenFeed体系法㊁嗅探器法㊁甲烷激光探测器等短期测定方法,以及适用于大群体测定的塑料大棚法和微气象法[40]㊂直接测定法虽然设备成本高㊁技术要求苛刻且操作难度大,但直接测定法是研究甲烷排放的基础方法,是其他方法参考和对比的标准㊂㊀㊀间接测定甲烷产量的方法主要有体外法和统计模型法㊂体外法通过模拟体内瘤胃环境来研究气体生成,故而其影响因素较多[41]㊂统计模型法通常根据营养物质或能量摄入量建立线性或非线性模型估测甲烷排放量,实用性强㊂国家水平以及全球水平甲烷排放量的测定均采用统计模型法估测[40]㊂随着技术水平的不断改进,模型法预测的准确性越来越高,并且发展了针对不同种类反刍动物的专用模型(表1)㊂此外,间接测定法还包括根据乳中特定脂肪酸的浓度预测甲烷产量的方法以及乳中红外光谱法[42]㊂统计模型法是一种非常有效的甲烷估测方法,但代表性强的统计模型需要以直接测定法为基础㊂表1㊀甲烷产量预测模型Table1㊀ModelsusedtopredictCH4production动物Animals方程式EquationRMSER2RMSPE/%绵羊Sheep[20]方程1Eq.1CH4(MJ/d)=0.208(ʃ0.040)+0.049(ʃ0.0039)ˑGEI(MJ/d)0.240.8622.7方程2Eq.2CH4(MJ/d)=0.550(ʃ0.172)+1.299(ʃ0.126)ˑDMI(kg/d)-0.266(ʃ0.053)ˑFL-0.00093(ʃ0.00042)ˑNDF(g/kg)0.220.9222.4方程3Eq.3CH4(MJ/d)=-0.784(ʃ0.269)+0.138(ʃ0.0084)ˑME(MJ/d)-0.378(ʃ0.062)ˑFL+0.00294(ʃ0.00046)ˑOMDm(g/kg)-1.943(ʃ0.381)ˑmetabolizability0.210.9424.5方程4Eq.4CH4(MJ/d)=5.699(ʃ1.94)-[5.699(ʃ1.94)-0.133(ʃ0.047)]ˑexp[-0.021(ʃ0.0071)ˑME(MJ/d)]0.140.9120.7山羊Goat[43]方程5Eq.5CH4(MJ/d)=0.242(ʃ0.073)+0.0511(ʃ0.0073)ˑDEI(MJ/d)0.310.8330.3方程6Eq.6CH4(MJ/d)=-1.042(ʃ0.271)+2.205(ʃ0.395)ˑNDFI(kg/d)-2.417(ʃ1.102)ˑEEI(kg/d)+1.456(ʃ0.323)ˑNFC(kg/d)+0.0208(ʃ0.0039)ˑOMDm(g/kg)-0.513(ʃ0.137)ˑFL0.140.8230.3方程7Eq.7CH4(MJ/d)=0.885(ʃ0.154)+0.809(ʃ0.0867)ˑDMI(kg/d)-0.397(ʃ0.0494)ˑFL+0.0198(ʃ0.0022)ˑOMDm(g/kg)+2.04(ʃ0.234)ˑADFI(kg/d)-8.54(ʃ0.548)ˑEEI(kg/d)0.240.8836.6方程8Eq.8CH4(MJ/d)=1.721(ʃ0.151)ˑ{1-exp[-0.0721(ʃ0.0092)ˑMEI(MJ/d)]}0.170.7938.0水牛Buffalo[44]方程9Eq.9CH4(MJ/d)=1.29(ʃ0.576)+0.788(ʃ0.099)ˑDMI(kg/d)0.8119.4610511期王㊀坤等:反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展续表1动物Animals方程式EquationRMSER2RMSPE/%方程10Eq.10CH4(MJ/d)=-0.436(ʃ0.665)+0.678(ʃ0.184)ˑDMI(kg/d)+0.697(ʃ0.347)ˑNDFI(kg/d)0.8516.1方程11Eq.11CH4(MJ/d)=21.71(ʃ3.84)-[21.71(ʃ3.84)-0.732(ʃ0.637)]-exp[-0.0485(ʃ0.0094)ˑDMI(kg/d)]0.7921.2牛Cattle[45]方程12Eq.12CH4(MJ/d)=9.311(ʃ1.060)+0.042(ʃ0.001)ˑGEI(MJ/d)+0.094(ʃ0.014)ˑNDF(%)-0.381(ʃ0.092)ˑEE(%)+0.008(ʃ0.001)ˑBW(kg)+1.621(ʃ0.119)ˑMF(%)2.59 15.6方程13Eq.13CH4(MJ/d)=2.880(ʃ0.200)+0.053(ʃ0.001)ˑGEI(MJ/d)-0.190(ʃ0.049)ˑEE(%)1.29 14.4方程14Eq.14CH4(MJ/d)=1.487(ʃ0.318)+0.046(ʃ0.001)ˑGEI(MJ/d)+0.032(ʃ0.005)ˑNDF(%)+0.006(ʃ0.0007)ˑBW(kg)1.23 18.6方程15Eq.15CH4(MJ/d)=0.221(ʃ0.151)+0.048(ʃ0.001)ˑGEI(MJ/d)+0.005(ʃ0.0005)ˑBW(kg)0.9215.1热带牛Tropicalcattle[46]方程16Eq.16CH4(MJ/d)=1.29(ʃ0.906)+0.878(ʃ0.125)ˑDMI(kg/d)5.490.7031.0方程17Eq.17CH4(MJ/d)=0.910(ʃ0.746)+1.472(ʃ0.154)ˑDMI(kg/d)-1.388(ʃ0.451)ˑFL-0.669(ʃ0.338)ˑADFI(kg/d)4.220.8422.2方程18Eq.18CH4(MJ/d)=71.47(ʃ22.14)ˑ[1-exp(-0.0156(ʃ0.0051)ˑDMI(kg/d))]3.560.8330.3㊀㊀GEI:总能采食量grossenergyintake;DEI:消化能采食量digestibleenergyintake;DMI:干物质采食量drymatterintake;NDF(I):中性洗涤纤维含量或采食量neutraldetergentfibercontentorintake;FL:饲喂水平feedinglevel;ADFI:酸性洗涤纤维采食量aciddetergentfiberintake;MEI:代谢能采食量metabolizableenergyintake;EE(I):粗脂肪含量或采食量etherex⁃tractcontentorintake;NFCI:非纤维性碳水化合物采食量non⁃fibercarbohydrateintake;OMDm:采食维持水平有机物消化率organicmatterdigestibilityatmaintenanceleveloffeedintake;MF:乳脂肪含量milkfatcontent;BW:体重bodyweight;RMSE:均方根误差rootmeanssquareerror;RMSPE:均方根预测误差rootmeansquarepredictionerror㊂5 反刍动物瘤胃甲烷排放调控措施㊀㊀瘤胃甲烷产量受动物个体㊁饲粮组成㊁瘤胃发酵模式㊁瘤胃微生物组成及活性等多种因素影响㊂研究人员围绕反刍动物瘤胃甲烷调控展开了大量研究,主要的调控措施包括:调整饲粮结构,改变瘤胃发酵模式;使用甲烷抑制剂,抑制甲烷生成途径及甲烷生成相关微生物活性;增加其他电子受体,竞争性抑制甲烷产生㊂此外,提高动物的生长性能,优化畜群结构减少非生产动物的数量,以及选育低甲烷排放品种等也是调控瘤胃甲烷排放的有效措施(图2)㊂通常情况下,不同调控措施之间可相互影响,共同发挥调控作用㊂㊀㊀调整饲粮结构,改善瘤胃发酵模式和瘤胃微生物组成及活性进而调控瘤胃甲烷排放㊂饲粮组成对瘤胃甲烷生成具有重要影响㊂随饲粮精料比例的增加,瘤胃中乙酸比例降低,丙酸比例升高,瘤胃发酵模式以丙酸型发酵为主,而丙酸是瘤胃中仅次于甲烷的氢利用物质,可竞争性抑制瘤胃甲烷产生[10]㊂高精料饲粮会降低瘤胃pH,抑制产甲烷古菌及原虫活性进而降低甲烷产量[47]㊂然而,增加饲粮精料比例不但增加了饲养成本,而且易引起亚急性或急性瘤胃酸中毒㊁蹄叶炎等营养代谢病㊂Meale等[48]通过体外法研究发现,墨西哥丁香(Gliricidiasepium)和臂形草(Brachiariaruziziensis)具有降低甲烷排放的潜力㊂Machado等[49]通过体外法研究了多种海藻类植物发现,钥形毛藻(Asparagopsis)和鞘藻(Oedogonium)具有显著降低甲烷排放的作用㊂Wang等[12]研究发现,增加饲粮中非粗料来源纤维的含量,有降低体外甲烷产量的趋势,并增加了发酵液中丙酸的比例㊂因此,开发利用新型优质饲料比单纯增加饲粮精料水平更有应用前景㊂㊀㊀使用甲烷抑制剂,抑制甲烷生成途径及甲烷7105㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷生成相关微生物活性㊂甲烷抑制剂主要包括植物次级代谢物㊁脂类㊁卤代物㊁离子载体及硝基物等㊂单宁等植物次级代谢物一方面可抑制产甲烷古菌活性抑制甲烷生成,另一方面可减少原虫数量抑制甲烷生成[50]㊂脂类可通过抑制产甲烷古菌活性抑制甲烷生成,且不饱和脂肪酸还可通过生物氢化作用竞争性抑制甲烷生成[51]㊂卤代物和离子载体对甲烷的抑制作用主要是通过毒害产甲烷古菌直接降低甲烷产量[52-53]㊂离子载体还可刺激产琥珀酸菌和丙酸菌生长,通过增加丙酸产量从而竞争性抑制甲烷生成[40]㊂3-硝基丙醇可在不损害动物生产性能和健康的情况下持续降低甲烷产量并增加丙酸产量[54],被认为是目前最有潜力及应用价值的甲烷抑制剂㊂此外,科学家通过免疫法使用产甲烷古菌疫苗抑制瘤胃甲烷产生[55],但由于大部分瘤胃产甲烷菌无法纯培养,因而利用纯培养产甲烷古菌开发的疫苗可能导致瘤胃未培养产甲烷菌数量增加㊂甲烷抑制剂普遍存在成本高㊁毒副作用及生物残留等诸多弊端,且抑制剂可使产甲烷古菌产生抗性,因此甲烷抑制剂长期作用效果有待观察㊂图2㊀反刍动物瘤胃甲烷排放调控措施Fig.2㊀StrategiestomitigateCH4emissioninrumen[40]㊀㊀增加其他电子受体,竞争性抑制甲烷生成㊂硝酸盐在瘤胃中对氢的亲和力大于二氧化碳,可通过与产甲烷古菌竞争氢进而减少瘤胃甲烷生成[49],硝酸盐自身被还原为亚硝酸盐,进一步生成氨㊂Lee等[56]研究发现,饲粮中添加硝酸盐能降低肉牛12%的甲烷排放㊂VanZijderveld等[57]在奶牛饲粮中添加硝酸盐,降低了16%的甲烷排放㊂硝酸盐和亚硝酸盐具有一定的毒性,饲喂硝酸盐会增加其在组织和奶中的残留[58-59]㊂此外,饲粮中添加延胡索酸和苹果酸等丙酸前体物,可通过增加丙酸生成竞争性抑制甲烷生成[60]㊂6㊀小㊀结㊀㊀消耗氢气生成甲烷从而促进碳水化合物的降解吸收是反刍动物在物种进化过程中形成的正常生理机制,各种直接抑制甲烷生成的调控措施在瘤胃微生物复杂的自我调节下很难长期发挥作用㊂丙酸生成是瘤胃内可与甲烷生成途径竞争代谢氢的内在代谢过程,通过竞争性抑制甲烷产生从而增加丙酸产量,不会因为瘤胃中的氢无法被及时排出而影响发酵,同时作为瘤胃葡萄糖前体物的丙酸是反刍动物重要的能量来源物质㊂因此,竞争性抑制甲烷生成,在调控甲烷生成的同时提高饲料能量利用率是一种具有应用前景的甲烷调控模式㊂810511期王㊀坤等:反刍动物瘤胃甲烷生成相关研究进展参考文献:[1]㊀CONRADR.Theglobalmethanecycle:recentad⁃vancesinunderstandingthemicrobialprocessesin⁃volved[J].EnvironmentalMicrobiologyReports,2009,1(5):285-292.[2]㊀LENHARTK,BUNGEM,RATERINGS,etal.Evi⁃denceformethaneproductionbysaprotrophicfungi[J].NatureCommunications,2012,3:1046.[3]㊀LIUJG,CHENH,ZHUQA,etal.Anovelpathwayofdirectmethaneproductionandemissionbyeu⁃karyotesincludingplants,animalsandfungi:anover⁃view[J].AtmosphericEnvironment,2015,115:26-35.[4]㊀BIZ㊅ICᶄM,KLINTZSCHT,IONESCUD,etal.Cya⁃nobacteria,themostancientandabundantphotoau⁃totrophsonearthproducethegreenhousegasmethaneduringphotosynthesis[J].BioRxiv,2019:398958.[5]㊀LIUYC,WHITMANWB.Metabolic,phylogenetic,andecologicaldiversityofthemethanogenicarchaea[J].AnnalsoftheNewYorkAcademyofSciences,,2008,1125(1):171-189.[6]㊀LYUZ,SHAONN,AKINYEMIT,etal.Methano⁃genesis[J].CurrentBiology,2018,28(13):R727-R732.[7]㊀THAUERRK,KASTERAK,SEEDORFH,etal.Methanogenicarchaea:ecologicallyrelevantdiffer⁃encesinenergyconservation[J].NatureReviewsMi⁃crobiology,2008,6(8):579-591.[8]㊀SÖLLINGERA,URICHT.Methylotrophicmethano⁃genseverywhere⁃physiologyandecologyofnovelplayersinglobalmethanecycling[J].BiochemicalSo⁃cietyTransaction,2019,47(6):1895-1907.[9]㊀JOHNSONKA,JOHNSONDE.Methaneemissionsfromcattle[J].JournalofAnimalScience,1995,73(8):2483-2492.[10]㊀MCALLISTERTA,NEWBOLDCJ.Redirectingru⁃menfermentationtoreducemethanogenesis[J].Aus⁃tralianJournalofExperimentalAgriculture,2008,48(2):7-13.[11]㊀DENMANSE,FERNANDEZGM,SHINKAIT,etal.Metagenomicanalysisoftherumenmicrobialcom⁃munityfollowinginhibitionofmethaneformationbyahalogenatedmethaneanalog[J].FrontiersinMicrobi⁃ology,2015,6:1087.[12]㊀WANGK,NANXM,CHUKK,etal.Shiftsofhy⁃drogenmetabolismfrommethanogenesistopropionateproductioninresponsetoreplacementofforagefiberwithnon⁃foragefibersourcesindietsinvitro[J].FrontiersinMicrobiology,2018,9:2764.[13]㊀LANW,YANGCL.Ruminalmethaneproduction:associatedmicroorganismsandthepotentialofapply⁃inghydrogen⁃utilizingbacteriaformitigation[J].Sci⁃enceoftheTotalEnvironment,2019,654:1270-1283.[14]㊀HENDERSONG,COXF,GANESHS,etal.Rumenmicrobialcommunitycompositionvarieswithdietandhost,butacoremicrobiomeisfoundacrossawidege⁃ographicalrange[J].ScientificReports,2015,5:14567.[15]㊀SESHADRIR,LEAHYSC,ATTWOODGT,etal.CultivationandsequencingofrumenmicrobiomemembersfromtheHungate1000collection[J].NatureBiotechnology,2018,36(4):359-367.[16]㊀KITTELMANNS,SEEDORFH,WALTERSWA,etal.Simultaneousampliconsequencingtoexploreco⁃occurrencepatternsofbacterial,archaealandeukaryot⁃icmicroorganismsinrumenmicrobialcommunities[J].PLoSOne,2013,8(2):e47879.[17]㊀NEWBOLDCJ,LÓPEZS,NELSONN,etal.Propio⁃nateprecursorsandothermetabolicintermediatesaspossiblealternativeelectronacceptorstomethanogene⁃sisinruminalfermentationinvitro[J].BritishJournalofNutrition,2005,94(1):27-35.[18]㊀VANZIJDERVELDSM,GERRITSWJJ,APA⁃JALAHTIJA,etal.Nitrateandsulfate:effectivealter⁃nativehydrogensinksformitigationofruminalmeth⁃aneproductioninsheep[J].JournalofDairyScience,2010,93(12):5856-5866.[19]㊀BEAUCHEMINKA,UNGERFELDEM,ECKARDRJ,etal.Review:fiftyyearsofresearchonrumenmethanogenesis:lessonslearnedandfuturechallengesformitigation[J].Animal,2020,14(Suppl.1):S2-S16.[20]㊀PATRAAK.Predictionofentericmethaneemissionfrombuffaloes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tutilizedirectlyintomeatandmilkproducts.However,ruminantsemitabout100milliontonsofmethaneintotheenvironmenteveryyear,whichnotonlyexacerbatestheglobalgreenhouseeffects,butalsoreducesfeedutilization.Thisarticlereviewedtherecentre⁃searchprogressinmethanogenesisintherumen,rumenmicroorganismsassociatedwithmethaneemissions,measurementmethodsandstrategiesinmitigatingmethaneemissionsinordertoprovideareferenceforstudiesofruminantmethaneemissions.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2020,32(11):5013⁃5022]Keywords:ruminants;rumen;methanogenesis;methanogens2205。

(完整版)反刍动物微生态

(完整版)反刍动物微生态

纤毛虫
鞭毛虫
瘤胃中的纤毛虫
一、纤毛虫的分类和主要形态特征
瘤胃中常见的纤毛虫主要有两大类——全毛虫目和贫毛 虫目。
(一)全毛虫目
主要的科为均毛虫科,瘤胃中有三个属:① 均毛虫属;②密毛 虫属;③布契利氏属,在瘤胃中较少见。这三个属的数量仅为瘤胃 纤毛虫的1% ~5% 。
全毛虫的纤毛虫全身均匀覆盖纤毛,运动速度较贫毛虫快。虫 体长度为80 ~160μm。均毛虫属个体较大,密毛虫属的个体较小。 采用新鲜的瘤胃内容物,能在光镜下见其形态。这类纤毛虫在有氧 环境中存活的时间比其他种类长,而在幼龄反刍动物体内最先建立 该虫区系。
反刍动物微生态学
rumen
1 微生态空间及微生态组织 2 胃肠菌群构成及功能 3 瘤胃中的纤毛虫 4 瘤胃中的厌氧真菌 5 瘤胃微生态平衡与失调 6 微生态制剂的应用
第一节、微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 一) 消化道结构特点 反刍动物消化道结构的主要特点是有复胃,也称反刍胃或多室胃,包括4个
微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 三) 消化道微生态空间 反刍动物消化道的微生态空间, 瘤胃仍具代表性。瘤胃内的微生物主要分
布于瘤胃液中, 附着于进入瘤胃内的饲料颗粒上和瘤胃壁的上皮等部位。瘤胃 液内的细菌多具粘附结构, 主要为菌毛和糖须。糖须是一种多糖体脂蛋白, 可 使细菌固定, 形成微菌落, 并在上皮细胞表面粘附。许多细菌靠多糖纤维固定 于进入瘤胃的饲粒颗粒上。
蛋白质、尿素 等含氮化合物 瘤胃微生物
菌体蛋白
提供能量
发酵产生 挥发性脂肪酸
微生态空间及微生态组织
三、研究瘤胃微生态学的方法
( 一) 体外试验 连续发酵法为常用的方法之一。利用这一方法可以部分模仿瘤胃所进行

反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展

反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展

动物营养学报2019,31(9):3927⁃3935ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2019.09.002反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展董利锋1㊀付㊀敏2㊀陈天宝2㊀刁其玉1∗(1.中国农业科学院饲料研究所,农业部饲料生物技术重点实验室/奶牛营养学北京市重点实验室/反刍动物及其幼畜营养代谢中美联合研究中心,北京100081;2.四川省畜牧科学研究院,动物遗传育种四川省重点实验室,成都610066)摘㊀要:甲烷是反刍动物瘤胃产甲烷菌分解饲粮有机物的最终产物,它不仅是一种造成极端气候变化的重要温室气体,而且也难以被动物利用,造成能量损失和养殖效率降低㊂瘤胃产甲烷菌还原二氧化碳生成甲烷的过程受到动物品种㊁遗传背景㊁生理阶段以及地理背景等诸多因素的影响㊂本文重点总结了国内外典型反刍动物瘤胃内产甲烷菌菌群的组成和多样性特征,以期明确瘤胃甲烷排放机理,为进一步研究产甲烷菌的基因功能和代谢途径以及探索反刍动物瘤胃甲烷减排和调控机制提供参考㊂关键词:反刍动物;瘤胃产甲烷菌菌群组成和多样性;温室气体减排中图分类号:S811.6㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2019)09⁃3927⁃09收稿日期:2019-01-31基金项目:国家重点研发计划(2017YFF0211702,2016YFE0109000);青年科学基金项目(31802085);中国科协青年托举人才工程(2017⁃2019);四川省科技计划国际合作项目(2017HH0090)作者简介:董利锋(1985 ),男,河南巩义人,助理研究员,博士,主要从事反刍动物营养与温室气体调控的研究㊂E⁃mail:donglifeng@caas.cn∗通信作者:刁其玉,研究员,博士生导师,E⁃mail:diaoqiyu@caas.cn㊀㊀由于温室气体排放造成全球性极端气候变化和生态环境危机是人类迄今面临的最复杂的挑战之一㊂自1750年起的工业化时代以来,快速增长的人口数量㊁大规模的密集型农业活动㊁加速的工业化进程及化石燃料源的能源消耗促使了大气中温室气体含量的持续增加[1]㊂甲烷(CH4)是一种比二氧化碳(CO2)危害更大的温室气体,在大气中存留时间超过10年,增温潜势是CO2的28倍[2]㊂㊀㊀反刍动物养殖业是现代畜牧业生产中一个重要的组成部分,其绿色高效和可持续发展对于改善我国城乡居民的膳食结构㊁促进农村产业结构调整和带动国民经济产业发展具有重要意义[3]㊂我国是牛肉和乳制品生产和消费大国,2016年底中国奶牛和肉牛存栏量分别为1507万和7373万头,牛肉产量仅次于美国和巴西;2017年奶类产量达到3655万t,居世界第3位[4]㊂作为重要的反刍动物畜种,牦牛和水牛在中国分布广,数量大㊂据统计,牦牛(2009年)和水牛(2004年)数量分别为1400万和2280万头[5-6]㊂持续增长的反刍动物产品消费量与由此而来的大规模养殖生产是重要的CH4排放源,其总量可达到人类活动CH4总排放的40%左右[7]㊂截止到2010年,中国奶牛胃肠道CH4排放量所占反刍动物CH4排放总量的比例由1990年的3.3%上升到了13.1%,且呈逐年上升的趋势[8]㊂更重要的是,以甲烷能的形式损失掉的能量可占到饲粮总能的2% 12%,制约了我国反刍动物生产的养殖效率和盈利能力[9-10]㊂饲粮有机物经瘤胃微生物降解作用生成挥发性脂肪酸,同时伴随有氢气(H2)和CO2的产生㊂H2作为反应底物经过一系列复杂的生物化学反应被瘤胃产甲烷菌利用生成CH4[11]㊂反刍动物品种和生㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷理阶段等诸多因素的差异能够影响瘤胃内产甲烷菌的定植㊁组成和多样性特征,继而造成瘤胃CH4排放量的不同[12]㊂因此,深入研究和理解反刍动物瘤胃产甲烷菌菌群的组成及其多样性有助于明确CH4生成机理㊁为寻找合适的瘤胃CH4调控措施提供理论依据㊂为此,本文重点综述了近年来主要类型和品种反刍动物瘤胃内产甲烷菌的菌群结构和多样性特征,旨在为后期进一步研究产甲烷菌的基因功能和代谢途径㊁探索反刍动物瘤胃CH4减排机制和提高养殖效率提供思路和参考㊂1㊀产甲烷菌分类㊀㊀产甲烷菌是一类区别于细菌且严格厌氧的原核生物,也是一类重要的代谢产甲烷的古菌㊂甲酸甲烷杆菌(Methanobacteriumformicium)和巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)是最早鉴定出来,同时也是研究最为深入的产甲烷菌㊂与CH4为能量来源的嗜甲烷菌(Methanotrophs)不同,产甲烷菌(Methanogen)这个概念首次由Bry⁃ant提出并被广泛引用和研究[13]㊂随着分子生物学等技术的发展,越来越多存在于反刍动物瘤胃㊁海洋沉积物㊁厌氧发酵罐中的产甲烷菌菌株被鉴定出来㊂已知的产甲烷菌可以分为4个纲:甲烷杆菌纲(Methanobacteria)㊁甲烷球菌纲(Methano⁃cocci)㊁甲烷微菌纲(Methanomicrobia)和甲烷火菌纲(Methanopyri),7个目:甲烷杆菌目(Metha⁃nobacteriales)㊁甲烷球菌目(Methanococcales)㊁甲烷微菌目(Methanomicrobiales)㊁甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)㊁甲烷火球菌目(Methanopy⁃rales)㊁甲烷胞菌目(Methanocellales)和甲烷原体目(Methanoplasmatales)㊂甲烷杆菌属(Metha⁃nobacterium)㊁甲烷短杆菌属(Methanobrevibact⁃er)㊁甲烷微菌属(Methanomicrobium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcine)是广泛存在于反刍动物瘤胃内的4个产甲烷菌属[14]㊂目前有7个种的瘤胃产甲烷菌能够在体外培养基中存活,即:甲酸甲烷杆菌(Methanobacteriumformicicum)㊁布氏产甲烷杆菌(Methanobacteriumbryantii)㊁反刍兽甲烷短杆菌(Methanobrevibacterruminantium)㊁米氏甲烷短杆菌(Methanobrevibactermillerae)㊁奥氏甲烷短杆菌(Methanobrevibacterolleyae)㊁可活动甲烷微菌(Methanomicrobiummobile)和奥兰汤基甲烷囊菌(Methanoculleusolentangyi)[15]㊂近年来,人们更多地利用系统发育学分类法,以物种间小亚基核糖体核苷酸差异性作为判断依据的方法被逐渐应用到产甲烷菌的鉴定和分类中[16];以16SrRNA/mcrA功能基因克隆文库等为代表的分子生物学技术也被逐渐应用到分析产甲烷菌的种群结构组成㊁群落多样性㊁菌群功能及其代谢机理的研究中㊂2㊀产甲烷菌的甲烷合成途径㊀㊀瘤胃产甲烷菌生存在严格的厌氧环境中,通过CH4的生物合成作用形成维持细胞生存所需的能量,具有独特的生物化学代谢途径㊂产甲烷古菌能够将CO2㊁H2㊁甲酸等物质转化成CH4或者CH4和CO2㊂自然界中CH4生成的3种途径包括CO2还原途径㊁甲基营养型途径和乙酸发酵型途径㊂还原CO2是反刍动物瘤胃产CH4的重要途径(图1),占到瘤胃总排放量的90%以上,而以挥发性脂肪酸和甲基化合物为底物的产甲烷途径较难在瘤胃内发生[17]㊂这3种途径中有众多关键酶和辅酶的参与[11,18],但最终都形成甲基辅酶M(methyl⁃coenzymeM),其在甲基辅酶M还原酶(methyl⁃coenzymereductase,mcr)的催化下生成CH4㊂甲基辅酶M还原酶是产甲烷菌特有的一种酶(除甲烷营养型古菌外),编码mcr其中的1个亚基基因(mcrA)可用于产甲烷菌的分类学研究㊂如图1所示,产CH4过程伴随着细胞膜内外钠离子或质子跨膜梯度的形成和变化,能够借助位于细胞膜上的ATP合成酶将ADP转化为ATP㊂3种生物产CH4途径中产生的能量各有差异,以CO2还原途径所产生的能量最高,为-135әGkJ/molCH4,而甲基营养型途径和乙酸发酵型产能较低[17-20]㊂3㊀反刍动物瘤胃产甲烷菌菌群组成和多样性特征3.1㊀奶牛㊀㊀动物品种㊁饲粮以及地理位置之间的复杂互作关系对奶牛瘤胃产甲烷菌区系具有明显的影响㊂King等[21]从荷斯坦和娟姗泌乳奶牛瘤胃液样品中提取微生物总DNA,分别从瘤胃产甲烷菌基因克隆文库得到了180和185个克隆子㊂试验得到的365条有效序列分属为55个操作分类单元82939期董利锋等:反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展(operationaltaxonomicunits,OTU),其中荷斯坦和娟姗泌乳奶牛独有的OTU数量分别是23和12个,两者共有OTU数量为20个(占总序列的85%)㊂研究发现,娟姗牛瘤胃内米氏甲烷短杆菌相对丰度是荷斯坦奶牛的2倍以上,而反刍兽甲烷短杆菌相对丰度在2个品种之间没有显著差异㊂从香农指数的结果中发现,荷斯坦奶牛产甲烷菌的多样性显著高于娟姗牛㊂Skillman等[22]采用同样方法研究了放牧条件下娟姗牛瘤胃内产甲烷菌的分布特征,发现优势产甲烷菌分别为反刍兽甲烷短杆菌和unassignedMethanosphaeraspe⁃cies,相对丰度都为33.3%,而居于第3位的unas⁃signedMethanobrevibacterspecies相对丰度较低,为26.7%㊂同样的,Whitford等[23]发现舍饲条件下荷斯坦泌乳奶牛瘤胃优势产甲烷菌分别为unas⁃signedMethanobrevibacterspecies和unassignedMethanosphaeraspecies,相对丰度分别为36.6%和26.8%;反刍兽甲烷短杆菌和unassignedspeciesofMethanosarcinales相对丰度则分别为21.9%和14.6%㊂DeMulder等[24]比较了荷斯坦和比利时蓝泌乳牛在相同饲粮组成和生理条件下瘤胃甲烷菌的多样性特征㊂基于16SrRNA扩增子测序的结果表明,甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)㊁甲烷热球菌科(Methanomassiliicoccaceae)和甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae)是2个奶牛品种瘤胃内的优势菌群;但3种产甲烷菌的相对丰度在2个品种之间没有显著差异㊂以上结果与Cersosimo等[25]结果一致,认为荷斯坦和娟姗牛瘤胃内存在以甲烷短杆菌属为核心的产甲烷菌群㊂㊀㊀Fdred:还原的铁氧化还原蛋白ferredoxin⁃reduced;Fdox:氧化的铁氧化还原蛋白ferredoxin⁃oxygenated;MF:甲烷呋喃methanofuran;H4MPT:四氢甲烷蝶呤tetrahydromethanopterin;Methyl⁃S⁃CoM:甲基辅酶MmethylcoenzymeM;F420:辅酶F420氧化态oxidizedformofcoenzymeF420;F420H2:辅酶F420还原态reducedformofcoenzymeF420;HSCoM:辅酶McoenzymeM;HSCoB:辅酶BcoenzymeB;CoMS⁃SCoB:异质二硫化物heterodisulfideofCoMandCoB;NADP:烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸nicotinamideadeninedinucleosidephosphate;NADPH:还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸nicotinamideadeninedinucleotidephosphate㊂图1 产甲烷菌合成代谢通路(以反刍兽甲烷短杆菌为例)Fig.1㊀Synthesisandmetabolismpathwayofmethanogens(takeMethanobrevibacterruminantiumasexample)[17]㊀㊀反刍动物瘤胃内包括产甲烷菌在内的微生态系统对机体的生理活动非常重要,而奶牛所处的不同生理阶段反过来能够直接影响产甲烷菌的菌群组成和多样性[24]㊂Guzman等[26]采用16S9293㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷rDNA和实时荧光定量PCR技术,发现荷斯坦犊牛出生20min后瘤胃内就有Methanomicrobialesmo⁃bile㊁Methanobrevibacterspp.和Geobacterspp.的存在㊂出生后第2天沃氏球菌(Methanococcalesvo⁃tae)开始出现,但其相对丰度显著低于Methanomi⁃crobialesmobile和Geobacterspp.㊂瘤胃内产甲烷菌相对丰度变化的原因可能与其他菌群的存在有关,如Geobacterspp.较早在瘤胃内存在,且能够通过直接的电子转移与产甲烷菌形成协同作用,减少有机物发酵产物的积累而促进产甲烷菌的定植㊂作为检测瘤胃产甲烷菌存在和相对丰度的重要标记物,Dong等[27]运用基于mcrA功能基因的高通量测序方法发现荷斯坦犊牛液体饲粮㊁固态饲粮和断奶时间的改变导致瘤胃内产甲烷菌菌群组成发生变化,在属水平上优势产甲烷菌分别是甲烷短杆菌和Methanosphaera㊂Cunha等[28]采用16SrRNA测序技术分析了处于青春前期㊁青春期和配种期的荷斯坦后备奶牛瘤胃中产甲烷菌菌群的多样性,结果发现3个不同生理阶段瘤胃内属水平上的优势菌群分别是甲烷短杆菌属和Metha⁃nosphaera,其相对丰度分别为95.03%和4.32%㊂但是随着生理阶段的递进,产甲烷菌的优势群落及数量上都存在较显著的差异㊂如青年前期后备奶牛瘤胃内甲烷短杆菌属的相对丰度显著低于青春期和配种期奶牛,但其瘤胃内Methanosphaera相对丰度最高㊂泌乳中期奶牛瘤胃产甲烷菌的组成与Cunha等[28]的结果相似,在属水平上甲烷短杆菌属相对丰度最高(88.8%),其次是Methano⁃sphaera和甲烷热球菌科,相对丰度分别为4.8%和5.6%[29]㊂Wang等[30]采用基于功能基因的高通量测序方法对泌乳前期荷斯坦奶牛瘤胃内产甲烷菌进行分析,从6个mcrA克隆文库中得到了763条序列,分属于25个OTU㊂结果显示优势的产甲烷菌为未培养产甲烷菌(rumenclusterC,RCC),其相对丰度为71%,而甲烷杆菌相对丰度只有29%㊂Janssen等[15]发现RCC在瘤胃的含量较低,仅占到古菌总量的15.8%,而甲烷短杆菌属占古菌总量的比例超过60%以上㊂Li等[31]运用16SrRNA方法发现甲烷短杆菌属是泌乳前期荷斯坦奶牛瘤胃内的优势产甲烷菌,这与以往的研究结果一致,认为甲烷短杆菌属的相对丰度与瘤胃产甲烷能力密切相关㊂Cersosimo等[25]研究了荷斯坦㊁娟姗以及荷斯坦与娟姗杂交奶牛在不同泌乳阶段瘤胃产甲烷菌的特征㊂在泌乳的第3天,娟姗牛瘤胃内陶氏甲烷短杆菌(Methanobrevibacterthaueri)相对丰度(26.9%)显著低于荷斯坦奶(30.7%)和荷斯坦与娟姗杂交奶牛(30.3%)㊂3个品种奶牛在泌乳期间瘤胃内的主要产甲烷菌是史氏甲烷短杆菌(Methanobrevibactersmithii)㊁陶氏甲烷短杆菌㊁反刍兽甲烷短杆菌和米氏甲烷短杆菌㊂Jeyanathan等[32]研究发现反刍兽甲烷短杆菌㊁奥氏甲烷短杆菌㊁戈氏甲烷短杆菌(Methano⁃brevibactergottschalkii)㊁陶氏甲烷短杆菌和米氏甲烷短杆菌,以及Methanosphaera相关的产甲烷菌共同存在于荷斯坦与娟姗杂交奶牛和绵羊的瘤胃内,属于核心的产甲烷菌群,不随着动物种类和饲粮类型而改变,这为下一步明确和寻找降低CH4产量的主导菌群提供了思路㊂3.2 肉牛㊀㊀Wright等[33]从海福特杂交肉牛的瘤胃内容物中提取总DNA,利用产甲烷菌的特异性引物扩增建立了产甲烷菌基因文库㊂对241个克隆进行RDP分析之后共获得23个16SrRNA序列,60%以上的序列为反刍兽甲烷短杆菌㊂其中10个序列与可培养的3种产甲烷菌(甲烷杆菌目㊁甲烷微菌目和甲烷八叠球菌目)16SrRNA序列的相似性为89.8% 100.0%㊂13个序列与火山嗜热原体(Thermoplasmavolcanium)和嗜酸热原体(Thermo⁃plasmaacidophilum)的相似性为74.1% 75.8%,表明该品种肉牛瘤胃产甲烷菌以反刍兽甲烷短杆菌为优势菌群㊂与上述结果一致,Daquiado等[34]采用基于mcrA功能基因的高通量测序手段研究了韩牛(Bostauruscoreanae)瘤胃液内产甲烷菌的多样性特征㊂试验共得到146个mcrA克隆,归属于6个OTU㊂研究发现反刍兽甲烷短杆菌(93个克隆)为优势产甲烷菌,占到了产甲烷菌总量的63.6%,Methanobrevibactermilerae和Methanobre⁃vibactermobile的相对丰度分别为21.2%和6.8%㊂Carberry等[35]研究也证实甲烷短杆菌属是利木赞杂交肉牛瘤胃内的优势菌属,主要包括史氏甲烷短杆菌和反刍兽甲烷短杆菌㊂Sirohi等[36]综合采用16SrRNA和功能基因mcrA构建了荷斯坦与塔帕卡杂交肉牛瘤胃产甲烷菌的基因文库㊂16SrRNA文库中的13个OTU都属于甲烷杆菌目,其中12个OTU属于Methanobrevibacterspp.,1个OTU属于斯氏甲烷球菌(Methanosphaerastadtma⁃03939期董利锋等:反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展nae)㊂而mcrA文库18个OTU中有15个OTU属于甲烷杆菌目,2个OTU属于甲烷微菌目,只有1个OTU属于甲烷八叠球菌目㊂研究表明,荷斯坦杂交肉牛瘤胃中甲烷杆菌目是优势产甲烷菌,但基于功能基因的mcrA克隆文库能够更好地反映瘤胃内产甲烷菌的多样性㊂为了比较瘤胃古菌特异性引物对产甲烷菌群多样性的影响,裴彩霞等[37]基于3种特异性引物构建了中国晋南牛产甲烷菌的克隆文库,结果发现引物Archf364/1386建立的克隆库中,100个克隆中有61个和15个克隆分别属于Methanobrevibactersp.1Y和Methano⁃brevibactersp.SM9(相似性ȡ97%)㊂以1Af/1100Ar为引物的克隆文库中,所有16个OTU中只有JNB8和MethanosphaerastadtmanaeDSM3091的相似性大于97%,其他序列与奥胡斯甲烷杆菌(Methanobacteriumaarhusense)或斯氏甲烷球菌的相似性较低㊂以Met86F/Met1340R为引物建立的产甲烷菌克隆文库中,属于Methanobrevibact⁃ersp.1Y的克隆子有47个,而只有26个克隆子属于Methanobrevibactersp.SM9,两者的相似性都在98%以上㊂该结果与以Archf364/1386为引物的菌群结构分析最为相似,表明晋南牛瘤胃内优势产甲烷菌为甲烷短杆菌属㊂以上结果表明,甲烷短杆菌属为肉牛瘤胃内的优势菌群,其组成和多样性结果不受遗传背景㊁杂交特征以及研究手段的影响㊂关于不同品种肉牛瘤胃内产甲烷菌区系的多样性及相关代谢通路的差异化机理还有待深入研究㊂3.3 水牛和牦牛㊀㊀中国水牛以沼泽型品种为主,大多分布在淮河以南的水稻产区,由于水牛生活环境的特殊性和耐粗饲等特征,使其具有特殊的瘤胃功能;探索其瘤胃内产甲烷菌菌群结构和多样性对于提高水牛生产效率和降低温室气体排放具有重要意义㊂杨承剑等[38]基于Met86F/Met1340R引物研究了60月龄雌性德昌水牛瘤胃内产甲烷菌的多样性㊂在99条16SrRNA基因序列中属于甲烷短杆菌属的序列占到94%以上,该结果与以往关于其他反刍动物(肉牛和牦牛)上的研究结果[39-40]相一致㊂刘园园等[41]采用聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳(PCR⁃DGGE)技术对广西本地沼泽型水牛瘤胃产甲烷菌进行了研究,测序结果得到的5条古菌序列中,4条均属于甲烷短杆菌属,属于瘤胃内的优势产甲烷菌㊂Franzolin等[42]对比了3种(玉米秸秆㊁牧草和甘蔗稍叶)粗饲料组成对巴西水牛(Bubalusbubalis)瘤胃产甲烷菌菌群多样性的影响,从构建的3个克隆文库中共获得467个有效克隆子,可分为19个OTU,而甲烷短杆菌属是3个组中共有的优势产甲烷菌菌群㊂Singh等[43]基于mcrA功能基因发现印度苏替水牛瘤胃内的产甲烷菌以甲烷杆菌目为主㊂杨承剑等[44]发现中国摩拉水牛和德宏水牛瘤胃液中产甲烷菌以甲烷杆菌目中的甲烷短杆菌属为优势菌群,但德宏水牛瘤胃内发现较多未知的产甲烷菌序列㊂与以上结果不同,Kumar等[45]采用16SrRNA基因克隆文库的方法比较了印度4个地区摩拉水牛瘤胃内产甲烷菌的多样性分布,结果表明旁遮普㊁北方邦和拉贾斯坦邦地区水牛瘤胃优势产甲烷菌是甲烷短杆菌属,而甲烷微菌属是哈里亚纳邦地区水牛瘤胃内的优势菌群㊂Chaudhary等[46]采用Met86F/Met1340R为引物从印度摩拉水牛获得了17条16SrRNA基因序列,证明15条序列属于甲烷微菌属,属于瘤胃内的优势产甲烷菌㊂从目前的文献结果来看,尽管甲烷微菌属作为主导菌群存在于水牛瘤胃内,但不同品种和区域内水牛瘤胃内大多以甲烷短杆菌属为优势产甲烷菌群㊂由于水牛生存环境和饲养模式的特殊性,其瘤胃内产甲烷菌的分布和功能等特征还需进一步研究㊂㊀㊀牦牛是高海拔地区重要的草食性反刍动物,能够把其他牛种无法利用的天然草地资源转化成人类需要的生产和生活资料㊂牦牛超强的环境适应能力和耐粗饲料的显著优势,使得其瘤胃具有独特的生物学研究价值㊂张学燕等[47]分析了青海省河南县放牧牦牛瘤胃食糜和瘤胃液中产甲烷菌的分布㊂基于产甲烷菌特异性引物Met86F/Met1340R扩增16SrRNA基因的研究发现,由2种样品构建的克隆文库中有200个序列,其中126个序列(食糜中68个㊁瘤胃液中58个)属于甲烷短杆菌属,占总序列的63%,12个序列(瘤胃食糜中7个㊁瘤胃液中5个)属于产甲烷球菌属(Meth⁃anococcus),占总序列6%㊂与此同时,Methano⁃brevibacterruminantiumstrainYakM3是瘤胃食糜中的优势序列,而Methanobrevibactersp.1Y则为瘤胃液中的优势产甲烷菌序列㊂Xue等[48]发现西藏红原地区牦牛(Bosgrunniens)瘤胃内优势产甲烷菌群分别是甲烷杆菌科(占总产甲烷菌含量的1393㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷82.5%,下同)㊁甲烷热球菌科(13.0%)㊁甲烷八叠球菌科(3.0%)和甲烷微菌目(1.5%)㊂与以上结论不同,Huang等[49]发现青海牦牛瘤胃内的优势产甲烷菌是甲烷马赛球菌(Methanomassiliicoc⁃cales,80.9%)㊁甲烷杆菌目(12.4%)和甲烷微菌目(0.96%)㊂原因可能与采用的测定手段和动物品种有关㊂Wang等[50]采用高通量测序的方法比较了2个生理阶段(60和120月龄)西藏甘孜地区牦牛瘤胃内产甲烷菌的多样性,共获得2033个OTU,其中974个OTU属于成年牦牛(60月龄),846个OTU属于老年牦牛(120月龄),而两者共有213个OTU㊂甲烷短杆菌属和热无胞壁单胞菌(Thermogymnomonas)是2个生理阶段牦牛瘤胃内的优势菌,甲烷短杆菌属在老年牦牛瘤胃内的相对丰度显著高于成年牦牛,而老年牦牛瘤胃内热无胞壁单胞菌的相对丰度比成年牦牛低34%,表明牦牛瘤胃内产甲烷菌的结构和相对丰度会随着日龄的增加而发生显著性改变㊂有研究发现,与肉牛瘤胃内优势产甲烷菌相比,牦牛瘤胃液里甲烷短杆菌属的相对丰度较高,尽管肉牛和牦牛的甲烷排放量与它们瘤胃内产甲烷菌组成和多样性的差异没有直接的相关关系,但肉牛瘤胃内较高丰度的甲烷马赛球菌有助于底物(H2)的利用和CH4的产生[51-52]㊂4㊀小㊀结㊀㊀CH4是一种造成全球性极端气候变化的重要的温室气体之一,是反刍动物瘤胃内产甲烷菌参与饲粮有机物厌氧发酵的终端产物,同时也是清洁能源的主要成分㊂因此,开展反刍动物瘤胃产甲烷菌生成甲烷的机制研究,对于提高畜牧养殖业生产效率㊁减缓全球变暖趋势和开发清洁能源具有重要的理论和实践意义㊂近年来,分子生物学技术的发展和应用克服了传统研究方法的局限,为深入了解瘤胃产甲烷菌的菌群组成和结构变化规律提供了强有力的手段,并取得了显著成效㊂尽管动物品种㊁遗传背景㊁生理阶段㊁地理背景和研究手段等因素能够影响反刍动物瘤胃内产甲烷菌的分布特征,但是越来越多的研究证实甲烷短杆菌属及其相关的产甲烷菌种能够在维持瘤胃发酵稳态和产甲烷方面发挥重要的主导作用㊂另外,随着现代宏基因组学技术在反刍动物瘤胃中的应用,人们能够更为全面和深入地研究产甲烷菌的代谢途径㊁营养调控,挖掘出更多以前尚未发现的关键性功能性基因,以及更多的不可培养的产甲烷菌菌群,为探索和开发甲烷减排和调控措施提供新的理论和科学指导㊂致谢:㊀㊀感谢塔里木大学叶疆凤同学参与该综述的文献搜集和整理工作,感谢四川农业大学动物营养研究所彭全辉副教授给予本文撰写和内容上的指导㊂参考文献:[1]㊀世界气象组织.温室气体公报[EB/OL].[2019-01-20].https://public.wmo.int/zh⁃hans/media.[2]㊀IPCC.AR5synthesisreport:climatechange2014[R].Geneva,Switzerland:IPCC,2014.[3]㊀殷志扬,袁小慧.我国奶牛养殖业布局及生产组织模式现状[J].江苏农业科学,2013,41(8):8-10.[4]㊀中国农业年鉴编辑委员会.中国农业年鉴[M].北京:中国农业出版社,2017.[5]㊀牛春娥,张利平,孙俊锋,等.我国牦牛资源现状及其产品开发利用前景分析[J].安徽农业科学,2009,37(17):8003-8005.[6]㊀杨炳壮,梁贤威,曾庆坤,等.世界水牛发展趋势[J].中国牧业通讯,2005(15):70-71.[7]㊀IPCC.2006IPCCguidelinesfornationalgreenhousegasinventories[R].Kanagawa,Japan:Intergovern⁃mentalPanelonClimateChange,2006.[8]㊀王荣,邓近平,王敏,等.基于IPCCTier1层级的中国反刍家畜胃肠道甲烷排放格局变化分析[J].生态学报,2015,35(21):7244-7254.[9]㊀MUÑOZC,HUBES,MORALESJM,etal.Effectsofconcentratesupplementationonentericmethanee⁃missionsandmilkproductionofgrazingdairycows[J].LivestockScience,2015,175:37-46.[10]㊀周艳,邓凯东,董利锋,等.反刍家畜肠道甲烷的产生与减排技术措施[J].家畜生态学报,2018,39(4):6-10,54.[11]㊀KNAPPJR,LAURGL,VADASPA,etal.Invitedreview:entericmethaneindairycattleproduction:quantifyingtheopportunitiesandimpactofreducinge⁃missions[J].JournalofDairyScience,2014,97(6):3231-3261.[12]㊀NIUMT,KEBREABE,HRISTOVAN,etal.Predic⁃tionofentericmethaneproduction,yield,andintensityindairycattleusinganintercontinentaldatabase[J].GlobalChangeBiology,2018,24(8):3368-3389.23939期董利锋等:反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展[13]㊀BRYANTMP.Methane⁃producingbacteria[M]//BUCHANANRE,GIBBONSNE.Bergey 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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

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