瘤胃微生物多样性与定量

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1、动物营养学报２０１５，２７（１２）：３６４９⁃３６５４ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１５．１２．００１瘤胃微生物多样性与定量∗马涛刁其玉（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，北京１０００８１）摘要：反刍动物由于瘤胃微生物的存在能够分解并利用饲料中的纤维素来提供能量和蛋白质。瘤胃微生物主要包括细菌、真菌和原虫，三者在消化饲料过程中分工明确，共同实现碳水化合物和蛋白质的分解。本文综述了定量瘤胃微生物群落多样性的新方法

2、，尤其是分子生物学的应用，进一步提高人们对于瘤胃功能的认识水平。关键词：瘤胃微生物；细菌；古细菌；厌氧真菌；原虫中图分类号：Ｓ８２３；Ｓ８２６文献标识码：Ａ文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１５）１２⁃３６４９⁃０６瘤胃具有复杂的微生物区系，主要包括细菌、原虫和真菌这３大类，由于微生物的功能使得反１瘤胃细菌刍动物能够利用饲料中的营养成分生成挥发性脂１．１瘤胃细菌多样性定量研究［１］肪酸以及微生物蛋白质，因此瘤胃微生物的研每克瘤胃内容物中的瘤胃细菌数量通常能够究是反刍动物营养领域一个永恒的课题，直到２０达到１０１０～１０１１个

3、［７］，Ｋｉｍ等［３］利用１６ＳｒＲＮＡ基世纪８０年代１６ＳｒＲＮＡ基因序列分析技术出现之因测序技术系统研究了反刍家畜瘤胃中占主导地前，研究人员广泛应用培养基的方法对微生物进位的１３４７８种细菌和３５１６种古细菌的序列，发行研究，涉及到分离、计数以及功能鉴定等技术步现瘤胃中存在着７０００种细菌和１５００种古细菌，骤，应用该方法目前已经完成了２００多种细菌和这７０００种细菌归属于１９个门，其中硬壁菌门１００多种原虫及真菌的鉴定。事实上，虽然培养基（Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ，５７．８％）、拟杆菌门（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ，技术能

4、够有效地分离有代表性的瘤胃微生物，但２６．７％）和变形菌门（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ，６．９％）在数量其并不能反映瘤胃微生物的整体多样性，因为能上占据主导地位。硬壁菌门中，梭菌纲（Ｃｌｏｓｔｒｉｄ⁃被培养的瘤胃微生物数量仅占总微生物数量的不ｉａ）占９０％以上，另外包括杆菌（Ｂａｃｉｌｌｉ）、产芽胞菌［２］到２０％。过去的１０年间，高通量测序技术的发（Ｅｒｙｐｓｉｐｅｌｏｔｒｉｃｈｉ）和其他未分类的细菌。梭菌纲展为研究瘤胃微生物多样性提供了极大的便利。中，毛螺科菌（Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａｃｅａｅ，２３．８％）、瘤胃菌利用实

5、时定量ＰＣＲ技术研究发现一些不可培养的（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃａｃｅａｅ，２５．８％）和韦荣球菌（Ｖｅｉｌｌｏｎｅｌ⁃细菌数量甚至与大多数能够培养的细菌数目一样ｌａｃｅａｅ，７．７％）是最大的科，包含丁酸弧菌（Ｂｕ⁃丰富，由此可能证明前者同样在瘤胃发酵中起着ｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ，４．８％）、醋酸弧菌（Ａｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ，４．５％）、瘤［３］重要作用。此外，微生物多样性不仅仅受到饲胃球菌（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ，４．１％）、琥珀酸菌（Ｓｕｃｃｉｎｉ⁃［４］［５］粮组成的影响，同时也受到宿主遗传背景和ｃｌａｓｔｉｃｕｍ，３．

6、７％）、假丁酸弧菌（Ｐｓｅｕｄｏｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ，［６］环境因素的影响。２．３％）和Ｍｏｇｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ（２．３％）等主要的属；拟杆菌门中，绝大多数细菌属于拟杆菌纲（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｉａ，收稿日期：２０１５－０７－０２基金项目：农业部公益性行业（农业）科研专项“南方地区幼龄草食畜禽饲养技术研究”（２０１３０３１４３）；国家肉羊产业技术体系建设专项资金（ＣＡＲＳ⁃３９）作者简介：马涛（１９８６—），男，山东青岛人，博士，从事反刍动物生理营养研究。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｍａｔａｏ＠ｃａａｓ．ｃｎ∗通信作者：刁其玉，教授，

7、博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｉａｏｑｉｙｕ＠ｃａａｓ．ｃｎ３６５０动物营养学报２７卷８８．５％），此外还有鞘脂杆菌纲（Ｓｐｈｉｎｇｏｂａｃｔｅｒｉａ，的狗牙根（Ｂｅｒｍｕｄａｇｒａｓｓ）向高蛋白质高可溶性营１．０％）和未分类的拟杆菌（１０．５％）。拟杆菌纲包养物的冬小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）转换时，普氏菌含１５个属，其中普氏菌（Ｐｒｅｖｏｔｅｌｌａ）为主要的属的比例由２８％上升到５６％，是瘤胃中比例最高的（４１．５％），鞘脂杆菌纲则只包含２个属。Ｂｅｋｅｌｅ菌属。对于瘤胃细菌群落变化的研究，可利用的［８］等同样

8、通过１６ＳｒＲＮＡ基因测序技术发现绵羊手段包括限制性片段长度多态性（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｆｒａｇ⁃瘤胃中大部分普氏菌（８７．８％）的序列与已知普氏ｍｅｎｔｌｅｎｇｔｈｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＲＦＬＰ）、变性梯度凝胶菌序列的相似度低于９７％，表明不可培养的普氏电泳（ｄｅｎａｔｕｒｉｎｇｇ