不同玉米青贮水平对荷斯坦后备牛瘤胃液微生物组及其代谢组的影响

发布时间：2017-12-11 15:31

  本文关键词：不同玉米青贮水平对荷斯坦后备牛瘤胃液微生物组及其代谢组的影响

  更多相关文章： 玉米青贮 荷斯坦 后备牛 瘤胃液微生物组 代谢组

【摘要】：在优质粗饲料短缺、环保压力持续增加和农作物秸秆资源大量浪费的背景下,本试验在保持相似日增重、限饲条件下系统分析了不同玉米青贮水平日粮处理对荷斯坦后备母牛瘤胃液微生物组及其代谢组的影响,为提高饲料利用效率、降低养殖成本、促进我国奶牛养殖业提质增效等方面提供理论指导和数据支持。根据日龄和体重相近原则选取了 24头8-10月龄、253±29 kg、同一父本(公牛号:11106002)的半同胞荷斯坦后备母牛作为研究对象,为减少粗饲料种类和来源对试验结果的潜在影响,本试验以全株玉米青贮作为唯一粗饲料来源,提供四个玉米青贮水平(20%、40%、60%、80%干物质基础,即S20、S40、S60、S80)的试验日粮,保持相似的代谢能和粗蛋白质摄入量,预饲期(50%玉米青贮水平)和正试期各28天;将24头试验牛按照完全随机区组试验设计要求等额分配到四个处理组,在正试期最后一天晨饲后3-4小时采集瘤胃液样品。利用MiSeq测序平台对24个样品进行16S rRNA基因和18S rRNA基因的V3-V4区、ITS1区测序,利用GC-TOF/MS系统对24个样品进行代谢物检测分析。根据瘤胃液细菌区系测序结果分析,拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门为优势菌门(其相对丰度之和超过94%),丝状杆菌门、螺旋菌门、黏胶球形菌门等四个菌门为次优势菌门;在已知属水平分类中,普雷沃氏菌属和琥珀酸菌属为优势菌属(相对丰度之和约为34%),丁酸弧菌属、瘤胃球菌属、丝状杆菌属和新月形单胞杆菌属等为次优势菌属。随着玉米青贮水平的升高,瘤胃液细菌区系的多样性和物种丰富度显著增加;丝状杆菌属、琥珀酸单胞菌属、厌氧孢杆菌属和产乙酸糖发酵菌属等具有纤维降解活性菌属的相对丰度呈显著线性增加(q0.05);其他具有纤维分解活性的菌属如产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌等虽有检出,但各处理组之间差异不显著。根据瘤胃液原虫区系测序结果分析,优势菌门为囊泡虫门(其相对丰度超过99.99%);在属水平瘤胃液原虫区系分类上,内毛虫属、硬甲属和等毛虫属为优势菌属(相对丰度之和为93.78%),双甲属、厚毛虫属和假内毛虫属等为次优势菌属。随着玉米青贮水平的升高,瘤胃液原虫区系的物种多样性显著增加;物种丰富度等其它多样性指数在不同处理组之间虽有逐渐增加的趋势,但各处理组之间差异不显著(P0.05);对淀粉刺激敏感的内毛虫属的相对丰度呈显著线性下降趋势(q0.05);在纤维降解过程中发挥重要作用的硬甲属和多甲属呈显著线性增加趋势(q0.05)。根据瘤胃液真菌区系测序结果分析,优势菌门为新丽鞭毛菌门和子囊菌门(相对丰度之和占真菌区系序列总数的94%以上);在属水平分类上,瘤胃壶菌属、瘤胃真菌属、新丽鞭毛菌属和枝梗鞭菌属等为已知种类的优势菌属(相对丰度之和为51.55%),厌氧鞭菌属、被孢霉属、根囊鞭菌属等10个菌属为次优势菌属。随着玉米青贮水平的升高,瘤胃液真菌区系的α-多样性指数呈先升后降的变化规律(S40组或S60组最高),但四个处理组间的差异均不显著(P0.1);新丽鞭毛菌门的相对丰度显著线性升高(q = 0.03)、担子菌门和壶菌门的相对丰度呈显著线性降低(q0.05),而子囊菌门处理组间的相对丰度差异显著(P0.01)且线性降低(q0.01);新丽鞭毛菌属、闭小囊菌属和假散囊菌属均显著线性降低(= 0.01),但新丽鞭毛菌属处理组差异不显著(P= 0.05)、而后两个菌属的处理组间差异显著(P= 0.03);枝梗鞭毛菌属四个处理组间差异显著(P= 0.01)且呈显著线性升高(q = 0.01)。结果表明,过低水平的玉米青贮对瘤胃真菌有抑制作用,适当的精粗比有助于瘤胃真菌生长,S40组为瘤胃液真菌区系发酵提供的条件最为充分。根据GC-TOF/MS代谢物检测系统分析结果,四个处理水平24个瘤胃液样品共检出558个代谢物特征峰,通过与代谢数据库对比和鉴定,共有243个代谢物被鉴定和量化。以OPLS-DA分析模型第一组成分的VIP值(VIP1.5)结合T检验的FDR值(q0.05)作为差异代谢物判定标准对不同玉米青贮水平处理组进行两两比较,共获取了 16个差异代谢物。随着日粮玉米青贮水平的升高,六个代谢物线性显著降低(q∈(0.001,0.032])、五个代谢物线性显著升高(q∈(0.001,0.019]),丙酮酸呈先升后降的显著二次曲线变化(q0.01)。通过对瘤胃液微生物组与其代谢组进行相关分析,结果表明6个随日粮玉米青贮水平显著变化的微生物菌属和8个组间差异代谢物之间存在显著的正/负相关关系。将瘤胃液微生物组和代谢组进行关联分析,通过研究不同玉米青贮水平日粮处理对瘤胃液微生物组变化显著菌群及一些与之高度相关代谢产物的影响,旨在建立奶牛瘤胃微生态调控机制模型。在低粗料限饲模式下,以瘤胃液微生物区系多样性和丰富度作为判定依据,具有最佳日粮瘤胃能氮平衡的40%玉米青贮水平处理组既可为瘤胃液微生物提供最充分的发酵条件又能保证荷斯坦后备牛瘤胃液微生物菌群的组成结构和代谢产物不发生显著改变。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S823.5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹宇;孙玲伟;包凯;王艳辉;夏成;张洪友;;代谢组学技术在动物营养代谢病中的应用[J];现代畜牧兽医;2016年01期

2 高雨飞;欧阳克蕙;瞿明仁;熊小文;温庆琪;许兰娇;;利用MiSeq测序技术分析锦江牛瘤胃细菌多样性[J];动物营养学报;2016年01期

3 Anil K Puniya;Abdelfattah Z M Salem;Sanjay Kumar;Sumit S Dagar;Gareth W Griffith;Monica Puniya;Sreenivas R Ravella;Nikhil Kumar;Tejpal Dhewa;Ravinder Kumar;;Role of live microbial feed supplements with reference to anaerobic fungi in ruminant productivity: A review[J];Journal of Integrative Agriculture;2015年03期

4 沈圣;屈彦纯;张军;;下一代测序技术在表观遗传学研究中的重要应用及进展[J];遗传;2014年03期

5 刘莉扬;崔鸿飞;田埂;;高通量测序技术在宏基因组学中的应用[J];中国医药生物技术;2013年03期

6 朱建春;李荣华;杨香云;张增强;樊志民;;近30年来中国农作物秸秆资源量的时空分布[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2012年04期

7 王梦芝;沈建昭;刘莹;董淑红;喻礼怀;王洪荣;;蛋白质来源对瘤胃细菌和原虫群体结构的影响[J];中国畜牧杂志;2011年03期

8 秦晴;洪美;胡纯铿;;微生物代谢组学研究方法[J];福建畜牧兽医;2009年03期

9 刘开朗;卜登攀;王加启;于萍;李旦;赵圣国;贺云霞;魏宏阳;周凌云;;六个不同品种牛的瘤胃微生物群落的比较分析[J];中国农业大学学报;2009年01期

10 杨霞;陈陆;王川庆;;16S rRNA基因序列分析技术在细菌分类中应用的研究进展[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2008年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 毛胜勇;张瑞阳;王东升;朱伟云;;应用454高通量测序研究高精料对奶牛瘤胃微生物区系的影响[A];第七届中国饲料营养学术研讨会论文集[C];2014年

2 邹华围;王之盛;周安国;王立志;;不同ADF水平日粮对南江黄羊瘤胃纤维降解酶活和纤维降解菌的影响[A];第六次全国饲料营养学术研讨会论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王晓旭;围产期奶牛瘤胃微生物区系的变化及微生态制剂的调控作用[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张梅梅;日粮中添加单宁对绵羊和绒山羊瘤胃细菌数量和多样性影响[D];内蒙古农业大学;2015年

2 郭伟;不同年龄阶段山羊瘤胃古菌，，细菌菌群结构组成研究[D];四川农业大学;2015年

3 王小艳;中国荷斯坦奶牛泌乳相关营养代谢组学研究[D];东北农业大学;2013年

4 李志鹏;梅花鹿瘤胃微生物多样性与优势菌群分析[D];中国农业科学院;2013年

本文编号：1279004