奶牛瘤胃微生物的研究进展

奶牛瘤胃微生物区系不是一出生就存在的，而随着
的微生物，这些微生物互相作用，维持奶牛的健康生 奶牛与外界环境的不断接触，经过对环境的适应，逐步 长。许多研究证实，奶牛不同的生理阶段其微生物的组 定植、存活和繁殖的[14]。在奶牛瘤胃中栖息的这些微生
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
成结构不同，这种微生物随奶牛生理状态变化而变化的 物具有种类多样性及相互作用复杂性的特点，对消化日 模式有助于维持奶牛的健康和产生性能[8~10]。另有研究 粮中的营养物质起主要作用。
到非常重要的作用，与产奶量呈显著正相关。 有研究表明，瘤胃微生物的组成与奶牛的饲料转化率
有关，这说明瘤胃微生物具有调控饲料转化率的功能[24]。 Li等[27]应用宏基因组技术检测高、低饲料转化率组牛的 瘤胃微生物组成和代谢通路，结果显示，低饲料转化 率组牛的瘤胃微生物的活动性比高饲料转化率组高。 Shabat等[28]测定了146头奶牛的生产性能、饲料转化率 以及瘤胃微生物组成，结果表明，瘤胃微生物丰度与饲 料转化率呈负相关关系，通过瘤胃微生物的种类可以预 测饲料转化率和生产性能，对微生物种类进行优化可以 提高奶牛对能量的利用率，减少甲烷的排放。Ross等[29] 也认为奶牛瘤胃微生物的变化与甲烷的排放相关。由此 可见，奶牛瘤胃微生物具有多种功能，在奶牛生长发育 以及生产性能的发挥中起着非常重要的作用，通过对瘤 胃微生物进行分析，不仅能反映奶牛机体状况，还有助 于为人类带来更多的畜产品资源，保护生态环境。
牛生产技术。
瘤胃微生物主要包括细菌、真菌、古菌和原虫四大 类，狭义上指的是细菌[15]。有研究指出，每克瘤胃内容 物约有1011个细菌，200个种类，纤毛虫104～106个，涵 盖24个属，厌氧真菌有102～104个，包括5个属[16]。瘤胃 微生物的组成在奶牛上研究较多，Jami等[17]对不同年龄
过去的几年，在瘤胃微生物的研究领域有了长足 的进步，已经阐述了奶牛瘤胃微生物发酵的本质以及瘤 胃发酵对奶牛的重要性。瘤胃微生物与奶牛机体共同进 化，宿主为微生物提供一个稳定的环境，微生物则协助 宿主完成多种多样的生理功能。瘤胃微生物将饲料中的 纤维物质转化为人类可以食用的奶制品和肉类，产生的 挥发性脂肪酸为奶牛自身提供能量，此外，瘤胃微生物 还可以合成一些B族维生素以及维生素K，满足奶牛自 身的需要[19]。Flint等[20]报道，瘤胃内的细菌在分解植物 多糖中起非常重要的作用；Hobson等[21]指出，瘤胃内 的真菌能穿透角质层及木质化的细胞壁，可以对纤维进 行有效降解；Hess等 也 [22] 认为，瘤胃微生物在降解植 物纤维的过程中扮演关键角色。瘤胃内的毛虫属能吞食 淀粉，可以调控瘤胃pH值，还能增加微生物蛋白的合 成，研究表明，高能日粮能提高瘤胃内毛虫的丰度[23]。
的微生物群落产生影响[6,7]。健康的胃肠道微生物可以促 物的功能及影响因素，综述了国内外瘤胃微生物移植的
进宿主的健康生长，相反，胃肠道微生物的紊乱会导致 研究现状，以供奶牛养殖从业者参考。
宿主机能紊乱，因此，维持胃肠道微生物的稳态具有重 1 奶牛瘤胃微生物的功能
要意义。
瘤胃是奶牛的天然发酵罐，其内存在着复杂多样
瘤胃微生物的变化还会影响奶牛的生产性能， Jewell等[24]监测了奶牛连续2个泌乳周期，发现瘤胃内 的菌群是动态变化的，优势菌群的变化与产奶量高低相 关。Lima等[8]也指出，奶牛的产奶量以及乳品质与瘤胃 微生物的变化显著相关。Elie等[25]报道，瘤胃微生物多 样性与牛奶产量和品质密切相关，同时发现，厚壁菌门和 拟杆菌门与乳脂率存在显著的相关性。Chiquette等[26]在 奶牛日粮中添加布氏普雷沃菌属作为益生菌，发现瘤胃 中乳酸产量以及牛奶的乳脂率降低。这些研究均表明瘤 胃微生物对奶牛产奶量和乳品质有一定的影响。此外， 瘤胃中的布氏普雷沃菌属和丁酸弧菌属在瘤胃发酵中起
摘 要：奶牛的瘤胃中含有大量的微生物，这些微生物对奶牛的生产和健康具有重要意义，可以将日粮中的 一些营养物质分解成微生物蛋白以及挥发性脂肪酸，为奶牛提供能量，维持其生产性能。测定奶牛瘤胃中的 微生物变化，可以检测奶牛机体的变化，为奶牛疾病及代谢的诊断提供依据。此外，实现人工干预瘤胃菌群 的组成，可以有效调控奶牛消化代谢，提高生产性能。本文归纳了奶牛瘤胃微生物的功能及其影响因素，介 绍了瘤胃微生物移植方法及研究进展，以期为同行提供参考。 关键词：奶牛；瘤胃微生物；菌群移植；影响因素
反刍动物胃肠道中的微生物数量庞大，并且组成结 主的胃肠道微生物组成，进而达到人工干预消化道微生
构复杂，这种复杂的结构随着宿主的不断生长表现出与 物组成、维持宿主健康的目的 。 [11,12] Ribeiro等[13]研究
宿主协同互利的关系[1]。胃肠道微生物在维持宿主消化 指出，通过重塑瘤胃微生物群落，可以明显改变瘤胃发
表明，针对一些病理状态，可以通过微生物移植重塑宿 1.1 瘤胃微生物的构成
收稿日期 ：2019-01-03 基金项目：现代农业（奶牛）产业技术体系建设专项资金（CARS-36）。 作者简介 ：马健（1989-），男，山东人，博士生，研究方向为反刍动
物营养。 通讯作者 ：余雄（1958-），男，四川人，博士生导师，研究方向为奶
饲料
2019·6
饲养 FEED & FEEDING
奶牛瘤胃微生物的研究进展
马健，范雪，陈晖，余雄
（新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052）
中图分类号：S823.4 文献标识码：A 文章编号：1004-4264（2019）06-0006-06
DOI: 10.19305/ki.11-3009/s.2019.06.002
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2019·6 饲料 FEED & FEEDING 饲养
奶牛的瘤胃微生物进行研究，发现瘤胃菌群中的优势菌 随着奶牛年龄变化而出现了显著变化，但在组成上主要 还是拟杆菌门、变形菌门和厚壁菌门。Henderson等[18] 对世界各国的742头反刍动物瘤胃微生物进行了研究， 指出品种、分布区域以及日粮都会影响瘤胃中微生物的 种类，但核心菌群是反刍动物所共有的，在属水平上， 优势菌为瘤胃球菌、普氏菌和丁酸弧菌，在科水平上， 优势菌为毛螺菌和瘤胃球菌，在目水平上，优势菌为梭 菌和拟杆菌；此外还发现，瘤胃中古菌群相似度较高， 优势菌为两种甲烷短杆菌。瘤胃内的这些微生物相互 作用，共同维持瘤胃内环境的稳态以及对饲料的消化 能力。 1.2 瘤胃微生物的功能
道稳态、营养物质消化吸收、行为、生产性能以及免疫 酵，提高采食量。随着科技的发展，瘤胃微生物移植技
健康等方面发挥着重要作用[2~5]，与此同时，宿主的日 术在奶牛上的应用也来越来越多，已经初步被证实可以
粮组成、生理状态以及外界环境等因素都会对胃肠道内 有效地调控胃肠道菌群组成。本文阐述了奶牛瘤胃微生