瘤胃微生物种类及分类

第二章瘤胃微生物种类与生长 1 瘤胃微生物发酵与其它发酵的比较项目瘤胃的发酵 饲料 优质青贮发酵酿造发酵pH值6 0 7 03 8 4 04 5 5 6微生物种类很多很少 乳酸菌酵母微生物蛋白质合成很多很少很少可利用的纤维素的消化90 0很少发酵的终产物乙 丙 丁酸 乳酸乙醇CO2 CH4CO2少量不挥发性酸 0 4g 100ml 发酵的状态动态静态静态 一 瘤胃微生物种类 瘤胃微生物 2 瘤胃微生物的种属细菌原虫 纤毛虫 鞭毛虫 厌氧真菌细菌1010 10 1010 10亿 个 毫升瘤胃液200多种纤毛虫2 105 200 105个 毫升瘤胃液计6个属厌氧真菌已发现3个属4种能分泌纤维素酶纤毛虫与细菌占微生物的总体积相当 3 瘤胃微生物的体积与数量平均数量 个 ml 平均细胞体积 3 小细菌1 6 10101新月单胞菌1 0 10930鞭毛虫1 0 106250纤毛虫内毛虫3 0 1051 0 104双毛虫3 0 1041 0 105前毛虫1 1 1041 0 106瘤胃微生物是一个反应链 各个微生物之间可以存在相互协同作用 单个分离的细菌不能代表瘤胃环境 瘤胃微生物 4 瘤胃细菌在瘤胃中的分布1 瘤胃液细菌游离状 随瘤胃液外流进入皱胃约30 2 附着于饲料颗粒的细菌避免外流 消化饲料颗粒约70 3 附着于瘤胃壁上皮的细菌兼性厌氧10 14 是尿酶产生菌Faichney等 1980 对采食全粗料的绵羊和采食混合精料日粮的牛进行的研究表明 瘤胃微生物中有77 9 的微生物是与饲料颗粒结合在一起的 知识点犊牛瘤胃微生物刚出生的犊牛 瘤胃内的微生物数量很少 皱胃则有大量的乳酸菌 随着采食饮水等日常活动 外界存在的微生物进入瘤胃内 饲喂后 乳从皱胃到瘤胃的回流也有助于瘤胃的接种 刘敏雄 1991 犊牛出生后不久 瘤胃就存在大量的细菌 总的厌氧菌数量在前三周内持续增长 此后数量相当稳定 而兼性厌氧菌的数量在5周内稳定下降 Bryant等 1953 Fonty等 1984 Mueller等 1984 成年牛典型的解淀粉链球菌 要直到瘤胃的pH稳定在中性才会建立 纤维分解菌和产甲烷菌 在3日龄的犊牛瘤胃内已存在 许多犊牛瘤胃液中的纤维素分解菌和产甲烷菌高达104和102个 毫升以上 Anderson等 1986 纤维素分解菌的数量随着犊牛的发育而快速增长 Bryant等 1953 Fonty等 1984 Gouet等 1984 淀粉分解菌和蛋白分解菌的数量随犊牛的日龄呈线性增长 淀粉分解菌占总厌氧菌的比例随日龄的增长而倾向于增加 原虫种群可在约8周龄时犊牛瘤胃内的pH值稳定后建立起来 Roy等 1980 犊牛瘤胃微生物犊牛瘤胃内微生物区系的建立 需要瘤胃内保持适宜的环境 如厌氧 适宜的pH值 稳定的渗透压 持续和充足的营养素供给以及代谢终产物的移除等 这些受犊牛的日龄 采食饲粮的数量和种类以及饲养制度等的影响 犊牛采食干料越早 微生物的繁育越早进行 瘤胃的代谢能力也越强 Anderson等 1986 知识点 5 瘤胃微生物的分类1 纤维分解菌纤维素分解菌 产生纤维素酶琥珀酸拟杆菌 黄化瘤胃球菌 白色瘤胃球菌 溶纤维乳杆菌特性 细菌的变异性 随日粮不同而不同 纤维含量低则数量少受pH的影响 pH低抑制它的活性与饲料类型相关 如喂大麦 即使pH达到6 纤维分解菌活性仍较低2 半纤维素分解菌能水解纤维素的细菌常能利用半纤维素 但利用半纤维素的细菌不能利用纤维素溶纤维丁酸弧菌 居瘤胃拟杆菌 瘤胃微生物的种类 瘤胃微生物的种类3 淀粉分解菌许多纤维分解菌都有分解淀粉的能力 但有些淀粉分解菌缺乏纤维素分解能力嗜淀粉拟杆菌 解淀粉琥珀酸单胞菌 居瘤胃拟杆菌反刍 兽 新月单胞菌 乳酸分解新月单胞菌 牛链球菌淀粉分解菌在pH值低时活性高 在pH值高时活性下降4 利用酸菌能利用乳酸 所以正常瘤胃内乳酸不多 有些细菌能利用琥珀酸 苹果酸 延胡索酸 还有些细菌能利用甲酸 乙酸5 蛋白质分解菌大多数属兼性菌 单一分解蛋白质的细菌不多 蛋白质分解菌的酶与胰蛋白酶活性相似大多数蛋白质分解菌没有脲酶的活性 但附着在瘤胃壁上的细菌具有分解尿素的能力 脲酶活性高 瘤胃微生物的种类纤毛虫作用主要消化可溶性的碳水化合物和淀粉 纤毛虫不分泌脲酶防止瘤胃pH过低与瘤胃争夺淀粉及可溶性糖 当纤毛虫含量高时 细菌低 纤维素含量高时纤毛虫数量低用药物可控制瘤胃的纤毛虫数量 称去原虫动物纤毛虫有以下特性 机动性很强 它们攻击食物的速度和细菌一样快 体外培养显示 它们能很快靠近食物颗粒并迅速地附着上去 它们能以支链淀粉的形式贮存多余过剩的碳水化合物 它们比细菌对酸更敏感 Holotrichs是对酸最敏感的 Entodinionorphs属中一些较小的原虫对酸的耐受性较强些 它们不能利用氮合成氨基酸 它们对瘤胃发酵不是必需的 瘤胃微生物的种类真菌瘤胃中属厌氧真菌 孢子从孢子囊中释放出来 在接种到饲料碎片上并寄生 通过真菌根的形式来撕裂纤维素 利于纤维分解菌的作用 瘤胃真菌在饲料降解中的作用瘤胃真菌对粗纤维的降解包括物理性降解和化学性降解 后者通过其分泌的酶的降解 物理性降解瘤胃真菌有很强的穿透能力和降解纤维素的能力 化学性降解瘤胃真菌可分泌多种降解纤维素的酶 其中主要有纤维素酶 半纤维素酶 木聚糖酶 半乳糖醛酸酶等13种酶 瘤胃微生物的种类 知识点 二 瘤胃微生物生态系统 瘤胃微生物生态系统一定饲养制度和比较稳定内环境 微生物区系相对稳定 微生物与动物 纤毛虫与细菌之间达到动态平衡 三者构成瘤胃微生物的生态平衡 外来微生物不易繁殖1纤毛虫之间颉抗 相互捕食 协同 种属之间 瘤胃微生物生态系统 瘤胃微生物生态系统2细菌之间依赖作用 即某一些细菌的终产物为另一些细菌的底物如 琥珀酸拟杆菌与新月单胞菌的关系细菌之间的协作作用协同作用 如对植物细胞壁的降解 瘤胃微生物生态系统 瘤胃微生物生态系统3细菌与纤毛虫之间A两种微生物对养分的竞争 瘤胃中纤毛虫数量多时 细菌量降低尤其养分不足的情况下更明显当动物去纤毛虫时 细菌数量增加 不影响动物的健康接种纤毛虫后 细菌数量减少B纤毛虫吞噬细菌的量很大 细菌在纤毛虫中消化 产生的肽 NH3 细菌和纤毛虫均可利用C对饲料消化的互补去原虫 细菌对纤维素消化降低 如纯纤维分解菌对粗纤维的消化率38 1 纯纤毛虫6 9 细菌 纤毛虫65 细菌 灭活纤毛虫65 瘤胃微生物生态系统 瘤胃微生物生态系统4 瘤胃微生物与动物瘤胃为微生物提供良好的生长繁殖的环境 动物采食的饲料是微生物生存的条件 饲料的纤维性物质被微生物消化代谢 饲料的养分被畜体充分利用同时微生物本身也是动物的养分动物采食日粮的改变 引起瘤胃微生物区系的改变 一旦微生物失去平衡 会引起动物代谢的扰乱 三 微生物生长与养分 微生物生长与养分1动态生长瘤胃微生物蛋白质的理论产量以奶牛为例奶量 千克微生物蛋白质 千克 日占总蛋白的需要 维持5221005716731091166151105622012836040207755 微生物生长与养分 微生物生长与养分1动态生长瘤胃食糜不断后移 包括两部分 瘤胃微生物和饲料的未消化部分如果微生物繁殖速度低于食糜的外流速度 则瘤胃微生物量越来越少 如果外流速度快 则微生物繁殖加速 如果微生物外流速度慢 则微生物繁殖慢 外流速度表示法 百分数 小时 每小时瘤胃内容物排出量占总量之比YATP 每摩尔ATP产生的微生物量 微生物生长与养分 微生物生长与养分2能量反刍动物既要考虑到动物本身还要考虑到瘤胃微生物 一般情况下 在氮源充足的条件下 微生物产量与能量给量之间是线性 在氮源充足情况下 微生物合成蛋白质量为22 27克氮 千克FOMATP必须在纯化培养的情况下才可测出 所以实际上不能用它 只能用FOM 但可以根据发酵的终产物来推测和计算ATP 微生物生长与养分 能量纯化的碳水化合物对微生物产量的影响进食OM 克 日进食FOM 克 日微生物N 克 日碱处理秸秆45930433淀粉58245724蔗糖45743223Mart Orskov 1979 微生物生长与养分 微生物生长与养分3氮瘤胃微生物所需要的非NH3 N大约是25 50 也就是至少满足微生物需要AA占25 不同种类微生物所需N源是不相同的 所以在实践中 当日粮中添加大量NPN时 必须补充一定的饼粕类饲料 有可能NPN AA 或NPN 少量饼粕 AA 以达到最大的微生物蛋白质尿素在瘤胃中很容易被脲酶分解 产生大量NH3 使瘤胃中NH3浓度突然升高 1 影响微生物活性 2 NH3利用不充分 3 吸收NH3使血液NH3浓度升高 导致NH3 NH4 中毒 瘤胃 NH3 的临界线为50mg L 瘤胃液瘤胃 NH3 与微生物对氮利用效率的关系 NH3 N与MN RDP之间存在负相关 微生物生长与养分 微生物生长与养分3氮瘤胃液的 NH3 很容易测定尿素在瘤胃内释放NH3的速度很快 1 饲喂方法 应采取多次饲喂 如舔砖 2 采取缓释技术 提高氮的利用效率 切勿溶于水中 微生物生长与养分 微生物生长与养分3氮反刍动物N NPN 的来源名称含氮量蛋白质当量尿素46 7292乙酸铵18112硫酸铵18112氨基甲酸铵36225乳酸铵1381双缩脲35219羟甲基脲磷酸脲饼粕类糊化淀粉尿素 Starea 微生物生长与养分 微生物生长与养分4矿物质和维生素常量元素 Ca P Na K S生长微量元素 Mn Mg Cu Co对酶的活性 四 瘤胃微生物的组成 瘤胃微生物的组成1组成瘤胃微生物的组成总成分细菌原虫N7 776 36N 6 2548 639 75碳水化合物15 5238 1脂类10 19 1灰分16 856 45N的组成RNA N10 0DNA N5 2AA N82 5瘤胃中微生物的成分相当稳定 不受饲料影响 饲料只能影响微生物的产量 不影响微生物的成分 表日粮不同NSC NDF比值对瘤胃微生物常规养分含量的影响游离在瘤胃液附着在饲料颗粒上NSC NDF0 210 521 220 210 521 22有机物76 26a71 5b74 97a66 1668 6066 59氮 DM 5 81a5 60a6 07b4 715 345 08氮 有机物 7 62a7 82a8 11b7 06a7 79b7 60b脂肪 DM 8 737 488 326 257 476 26脂肪 OM 11 4510 5310 839 5510 919 63RNA DM 2 323 213 142 56a1 68b1 02cRNA N N0 0810 0970 0900 087a 053b0 022c注 小写字母ab表示多重比较差异显著 p 0 05 NSC 非结构碳水化合物 周勃 冯仰廉 2000 瘤胃微生物的组成 瘤胃微生物的组成 瘤胃微生物的组成2消化率微生物蛋白质进入小肠后 被消化 其消化率平均为0 74 0 77瘤胃细菌的表观消化率试验头数测定数消化率14878 2 0 1