絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃菌群及微生物發(fā)酵特性和甲烷產(chǎn)量的影響

【摘要】：瘤胃生成的CH4是飼料能量的一種損失,同時(shí)也造成大氣環(huán)境的污染。因此,調(diào)控瘤胃發(fā)酵,減少CH4釋放,提高動(dòng)物生產(chǎn)性能越來(lái)越受到重視。天然植物提取物皂甙具有抑制瘤胃原蟲(chóng)生長(zhǎng),減少CH4產(chǎn)生的作用。開(kāi)發(fā)植物皂甙調(diào)節(jié)瘤胃微生物發(fā)酵減少CH4產(chǎn)生及其對(duì)調(diào)控的機(jī)理的研究成為熱點(diǎn)。本試驗(yàn)選用具有達(dá)瑪烷結(jié)構(gòu)三萜類(lèi)植物提取物-絞股藍(lán)皂甙,分析其對(duì)瘤胃微生物體內(nèi)和體外CH4產(chǎn)量及對(duì)瘤胃微生物區(qū)系構(gòu)成和數(shù)量的影響,從微生物區(qū)系和數(shù)量的變化來(lái)闡述絞股藍(lán)皂甙減少CH4產(chǎn)生的機(jī)理。并從耐受性試驗(yàn)中,分析絞股藍(lán)皂甙減少CH4生成具有時(shí)效性的可能原因。為絞股藍(lán)皂甙在調(diào)控反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵,減少CH4生成中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。 1絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物體外甲烷產(chǎn)量及發(fā)酵特性的影響 利用體外產(chǎn)氣量法研究絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物CH4產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)包括兩個(gè)部分,試驗(yàn)一研究了絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物發(fā)酵的影響,試驗(yàn)二分析絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。試驗(yàn)以0.42g羊草+0.126g玉米+0.054g豆粕為發(fā)酵底物,絞股藍(lán)皂甙添加量分別為0(對(duì)照)、5、10、20和40mg/60mL,發(fā)酵24h。結(jié)果顯示,與對(duì)照組比較,各處理組CH4摩爾產(chǎn)量顯著下降(P0.05),CH4產(chǎn)量與皂甙之間有顯著的線性效應(yīng)。對(duì)氫的利用率僅有10mg組顯著低于對(duì)照組,其它試驗(yàn)組無(wú)明顯變化。10mg絞股藍(lán)皂甙水平與對(duì)照組比較,顯著提高了TVFA產(chǎn)量及乙酸、丙酸和丁酸的比例(P0.05),乙丙比無(wú)顯著變化,乙酸,丁酸,異丁酸,戊酸,異戊酸,支鏈脂肪酸百分比及乙丙比和TVFA濃度隨著皂甙劑量增加呈現(xiàn)顯著的二次方效應(yīng),丁酸同時(shí)具有顯著的線性效應(yīng)。處理組原蟲(chóng)數(shù)量顯著下降(P0.05),有著顯著的線性和二次方效應(yīng)(P0.05),而微生物蛋白含量沒(méi)有顯著變化,但呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。高劑量皂甙組的氨態(tài)氮濃度顯著高于對(duì)照組(P0.05),與絞股藍(lán)皂甙之間有顯著的線性效應(yīng)。高劑量絞股藍(lán)皂甙降低了微生物發(fā)酵的理論產(chǎn)氣量與實(shí)際產(chǎn)氣量,并呈現(xiàn)顯著的線性和二次方效應(yīng),產(chǎn)氣速率與皂甙之間有著顯著的線性效應(yīng)。以上結(jié)果表明,絞股藍(lán)皂甙能改變瘤胃微生物發(fā)酵模式,提高VFA的生成,抑殺瘤胃原蟲(chóng),降低CH4產(chǎn)量,提高飼料能量利用效率,減少CH4釋放。 2絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃微生物發(fā)酵及血液生化指標(biāo)的影響 選用4只體重約為30±3kg的波爾山羊與本地山羊雜交的一歲閹公羊,采用4×4拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì),分成4組,研究絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃發(fā)酵特性和微生物區(qū)系的影響。每天08：00和17：00進(jìn)行飼喂,飼料為70%羊草和30%精料(玉米：豆粕=7：3)。每天早晚分兩次經(jīng)瘤胃瘺管共向瘤胃中灌注0g(對(duì)照),2g,4g和8g/d.h-1絞股藍(lán)皂甙。采食前Oh和采食后2,4和8小時(shí)通過(guò)瘤胃瘺管負(fù)壓采集瘤胃內(nèi)容物。結(jié)果顯示,飼喂高劑量的皂甙后,瘤胃氨態(tài)氮濃度趨于顯著下降(P=0.057),但對(duì)微生物蛋白、CH4產(chǎn)量及氫的利用無(wú)顯著影響(P0.05),但CH4產(chǎn)量有下降的趨勢(shì),氫的利用率提高。乙酸、支鏈脂肪酸濃度及乙丙比略微下降,而采食量和丙酸濃度有所提高(P0.05)。血清中的血糖、甘油三酯、總膽固醇、血液尿素氮和總蛋白濃度無(wú)顯著變化(P0.05)。瘤胃原蟲(chóng)總數(shù)及Entodinium spp和Diplodinium spp數(shù)量顯著線性下降。從瘤胃內(nèi)容物中提取基因組DNA,對(duì)微生物數(shù)量進(jìn)行定量分析。產(chǎn)甲烷菌、真菌、黃化瘤胃球菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌數(shù)量以占總菌16S rDNA的比例來(lái)表示。產(chǎn)甲烷菌數(shù)量急劇下降,而真菌、纖維降解菌在低劑量2g/d.h-1條件下,與對(duì)照組比較比例顯著提高。在高劑量皂甙的添加量下,幾種微生物的數(shù)量顯著下降。使用PCR/DGGE技術(shù)追蹤了瘤胃原蟲(chóng)、細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌區(qū)系的變化,每只羊處理前后瘤胃原蟲(chóng)區(qū)系的相似性在48-75%之間變化,產(chǎn)甲烷菌的相似性在66～87%之間。對(duì)7種原蟲(chóng)上共生產(chǎn)甲烷菌的區(qū)系分析發(fā)現(xiàn),不同原蟲(chóng)上產(chǎn)甲烷菌區(qū)系結(jié)構(gòu)存在差異,且同種原蟲(chóng)在絞股藍(lán)皂甙處理后,其共生產(chǎn)甲烷菌區(qū)系結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。切膠克隆測(cè)序發(fā)現(xiàn)原蟲(chóng)上共同存在的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷短桿菌(Methanobrevibacter sp.)。以上結(jié)果表明,添加絞股藍(lán)皂甙影響瘤胃發(fā)酵,減少產(chǎn)甲烷菌、原蟲(chóng)總數(shù)及單個(gè)種原蟲(chóng)數(shù)量,促進(jìn)兩種纖維降解菌及真菌的生長(zhǎng),改變了瘤胃微生物區(qū)系及與原蟲(chóng)共生產(chǎn)甲烷菌的區(qū)系。 3瘤胃微生物的絞股藍(lán)皂甙耐受性研究 本試驗(yàn)通過(guò)體外批次培養(yǎng),分析多次傳代后,絞股藍(lán)皂甙對(duì)微生物發(fā)酵特性及細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌區(qū)系的影響。結(jié)果顯示,絞股藍(lán)皂甙提高了發(fā)酵體系的pH值,在對(duì)產(chǎn)氣量的影響上,除第1代5mg和10mg組產(chǎn)氣量高于對(duì)照組外,其它試驗(yàn)組的產(chǎn)氣量與對(duì)照組比較都有所下降,其中有些組的產(chǎn)氣量顯著或極顯著下降,并與絞股藍(lán)皂甙劑量之間存在顯著或極顯著的線性或二次方效應(yīng)。CH4產(chǎn)量下降,與皂甙劑量之間有顯著和極顯著的線性和二次方效應(yīng)(P0.05或P0.01)。氨態(tài)氮濃度均有所提高,MCP在第1代提高外,其它試驗(yàn)組都與對(duì)照組相比有所下降,有些劑量和不同代次達(dá)到顯著或極顯著效應(yīng)。原蟲(chóng)數(shù)量在第1和2代均顯著下降,與絞股藍(lán)皂甙添加量之間有顯著的線性效應(yīng),到第3代原蟲(chóng)數(shù)量很少,因此未做計(jì)數(shù)。絞股藍(lán)皂甙明顯降低了VFA的濃度,乙酸,丙酸和丁酸濃度下降。添加皂甙后,細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌區(qū)系發(fā)生變化,優(yōu)勢(shì)條帶如溶纖維丁酸弧菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌在皂甙處理后消失,同時(shí)一些新的優(yōu)勢(shì)條帶如歐文氏菌和未知菌成為優(yōu)勢(shì)菌。這些變化表明,絞股藍(lán)皂甙能夠抑制一些微生物生長(zhǎng),同時(shí),一些能夠適應(yīng)或降解絞股藍(lán)皂甙的微生物得以成為發(fā)酵體系中的優(yōu)勢(shì)菌群。以上結(jié)果表明,在多次傳代中,絞股藍(lán)皂甙改變了瘤胃微生物的發(fā)酵,微生物區(qū)系逐漸發(fā)生變化,以適應(yīng)有皂甙存在的生長(zhǎng)環(huán)境。 4絞股藍(lán)皂甙對(duì)真菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)甲烷的產(chǎn)量及發(fā)酵特性的影響 以青鏈霉素和氯霉素為抑制劑分別制備真菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)(體系Ⅰ)及以真菌為主(體系Ⅱ)的兩種體外培養(yǎng)體系,研究添加不同劑量絞股藍(lán)皂甙對(duì)兩種培養(yǎng)體系CH4產(chǎn)量及體外發(fā)酵特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,(1)在體系Ⅰ中添加絞股藍(lán)皂甙,CH4產(chǎn)量和產(chǎn)甲烷菌數(shù)量極顯著下降,與絞股藍(lán)皂甙劑量之間有極顯著的線性效應(yīng)(P0.01)；產(chǎn)氣量和真菌數(shù)量極顯著下降,與絞股藍(lán)皂甙劑量之間有極顯著的線性和二次方效應(yīng)(P0.01)；TVFA和乙酸濃度顯著下降,并與絞股藍(lán)皂甙劑量之間存在極顯著的二次方效應(yīng)(P0.01)；pH值顯著上升,并與絞股藍(lán)皂甙劑量之間呈極顯著的二次方效應(yīng)(P0.01)。(2)在體系Ⅱ中添加絞股藍(lán)皂甙,產(chǎn)氣量呈極顯的線性和二次方下降(P0.01)；真菌和產(chǎn)甲烷菌數(shù)量呈極顯著的線性下降(P0.01)；TVFA顯著下降(P0.05),乙酸極顯著下降,并與絞股藍(lán)皂甙劑量有顯著的線性和二次方效應(yīng)；pH值顯著上升,并與劑量之間有極顯著的線性和二次方效應(yīng)(P0.01)。以上結(jié)果顯示,絞股藍(lán)皂甙導(dǎo)致pH上升,產(chǎn)氣量和CH4產(chǎn)量的下降主要是由于絞股藍(lán)皂甙抑制了厭氧真菌數(shù)量或活性及產(chǎn)甲烷菌數(shù)量所致,表明絞股藍(lán)皂甙對(duì)共培養(yǎng)真菌和產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生抑制作用。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 山羊 瘤胃微生物 絞股藍(lán)皂甙 微生物區(qū)系 發(fā)酵特性
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：S852.6
【目錄】：

• 目錄4-7
• 摘要7-10
• ABSTRACT10-15
• 單位縮寫(xiě)符號(hào)15-16
• 引言16-18
• 第一篇 文獻(xiàn)綜述18-44
• 第一章 甲烷氣體狀況18-22
• 第二章 瘤胃微生物發(fā)酵22-24
• 第三章 瘤胃微生物種類(lèi)及其相互關(guān)系24-30
• 1 瘤胃微生物種類(lèi)24-27
• 2 產(chǎn)甲烷菌與其它瘤胃微生物之間的相互關(guān)系27-30
• 第四章 瘤胃微生物甲烷的產(chǎn)生及其調(diào)控30-36
• 1 瘤胃微生物甲烷的形成30-32
• 2 甲烷生成的調(diào)控32-36
• 第五章 植物皂甙對(duì)瘤胃微生物的影響36-40
• 1 對(duì)瘤胃原蟲(chóng)的影響36-37
• 2 對(duì)細(xì)菌和甲烷菌的影響37-38
• 3 對(duì)真菌的影響38
• 4 微生物對(duì)皂甙的降解作用38-40
• 第六章 絞股藍(lán)皂甙的生物學(xué)特性40-42
• 1 絞股藍(lán)皂甙的生物學(xué)特性40-41
• 2 絞股藍(lán)皂甙在飼料中的應(yīng)用41-42
• 第七章 研究的目的意義和主要內(nèi)容42-44
• 1 研究目的意義42
• 2 主要內(nèi)容42-44
• 第二篇 試驗(yàn)研究44-124
• 第一章 絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物體外發(fā)酵及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響44-58
• 摘要44-45
• 1 材料與方法45-48
• 2 結(jié)果與分析48-54
• 3 討論54-55
• 4 結(jié)論55-56
• Abstract56-58
• 第二章 絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃微生物發(fā)酵及血液生化指標(biāo)的影響58-92
• 摘要58-60
• 第一節(jié) 絞股藍(lán)皂甙對(duì)瘤胃微生物發(fā)酵參數(shù)的影響60-65
• 1 材料與方法60-61
• 2 統(tǒng)計(jì)分析61
• 3 結(jié)果與分析61-62
• 4 討論62-65
• 第二節(jié) 絞股藍(lán)皂甙對(duì)原蟲(chóng)、產(chǎn)甲烷菌及細(xì)菌區(qū)系的影響65-75
• 1 材料與方法65-67
• 2 結(jié)果與分析67-73
• 3 討論73-75
• 第三節(jié) 絞股藍(lán)皂甙對(duì)與原蟲(chóng)共生產(chǎn)甲烷菌區(qū)系的影響75-80
• 1 材料與方法75-77
• 2 結(jié)果與分析77-78
• 3 討論78-80
• 第四節(jié) 絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃微生物數(shù)量的影響80-87
• 1 材料與方法80-84
• 2 結(jié)果與分析84-85
• 3 討論85-87
• 第五節(jié) 絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊血液生化指標(biāo)的影響87-90
• 1 材料與方法87-88
• 2 結(jié)果與分析88
• 3 討論88-89
• 4 結(jié)論89-90
• ABSTRACT90-92
• 第三章 瘤胃微生物的絞股藍(lán)皂甙耐受性研究92-108
• 摘要92-93
• 1 材料與方法93-94
• 2 結(jié)果與分析94-102
• 3 討論102-106
• ABSTRACT106-108
• 第四章 絞股藍(lán)皂甙對(duì)真菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)的甲烷產(chǎn)量及發(fā)酵特性的影響108-124
• 摘要108-109
• 1 材料與方法109-114
• 2 結(jié)果與分析114-120
• 3 討論120-122
• Abstract122-124
• 全文結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及前景展望124-126
• 全文結(jié)論124
• 創(chuàng)新點(diǎn)124-125
• 前景展望125-126
• 參考文獻(xiàn)126-146
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文146-148
• 致謝148

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PCR-DGGE技術(shù)在水牛瘤胃產(chǎn)甲烷古菌多樣性探索中的應(yīng)用    劉園園;王士長(zhǎng);

牛糞沼氣發(fā)酵過(guò)程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、微生物生理群變化及產(chǎn)甲烷菌多樣性研究    汪婷;何健;趙子如;李順鵬;

稻鴨復(fù)合生態(tài)種養(yǎng)對(duì)產(chǎn)甲烷菌種群數(shù)量的影響    鄧曉;李勤奮;

高原濕地甲烷產(chǎn)生的生物學(xué)機(jī)制及其分子生態(tài)學(xué)研究    田建卿;田建卿;王艷芬;東秀珠;吳寧;陳槐;

利用分子生物技術(shù)對(duì)厭氧顆粒污泥中微生物種群結(jié)構(gòu)的研究    左劍惡;邢薇;孫寓姣;

絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃微生物甲烷產(chǎn)量及發(fā)酵特性的影響    王新峰;毛勝勇;朱偉云;

日本期待收獲巨量天然氣    況葉

中藥對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃微生物的影響    

以開(kāi)發(fā)出有機(jī)廢料處理技術(shù)    記者 鄭曉春

中國(guó)農(nóng)科院“瘤胃微生物脲酶抑制劑的合成與應(yīng)用”獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)    葉群青

牛喂尿素四不宜    姚春德

人工制取沼氣的條件    大荔縣農(nóng)技中心 韓薇 薛亞萍

畜牧專(zhuān)家王加啟    邊冀

生物工程能治造紙黑液    記者 邵麗華

畜禽糞便處理方法    楊澤霖 方炎

沼氣發(fā)酵的起動(dòng)    省農(nóng)村能源辦

絞股藍(lán)皂甙對(duì)山羊瘤胃菌群及微生物發(fā)酵特性和甲烷產(chǎn)量的影響    王新峰

瘤胃產(chǎn)甲烷菌定量檢測(cè)與微生物菌群調(diào)控研究    郭嫣秋

晉南牛和山羊瘤胃產(chǎn)甲烷菌多樣性研究    裴彩霞

厭氧真菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)系統(tǒng)的建立及其代謝與菌群變化的研究    成艷芬

水和乳化液對(duì)煤層產(chǎn)甲烷菌群活性影響研究    肖棟

厭氧烴降解產(chǎn)甲烷菌系的組成及其代謝產(chǎn)物的特征    周蕾

高溫油藏微生物群落結(jié)構(gòu)及石油烴厭氧降解產(chǎn)甲烷體系構(gòu)建研究    Mbadinga Serge Maurice

污泥厭氧消化過(guò)程中乙酸累積的微生態(tài)機(jī)理研究    許科偉

絞股藍(lán)皂甙抗小鼠皮膚光損傷作用及機(jī)理研究    鄧丹琪

用Real Time PCR和DGGE技術(shù)研究放牧藏系綿羊瘤胃微生物季節(jié)動(dòng)態(tài)    淡瑞芳

豬后腸產(chǎn)甲烷菌群多樣性及其與乙酸生成關(guān)系的研究    楊翠鳳

提高產(chǎn)甲烷菌活性的應(yīng)用研究    呂映輝

mcrA基因的克隆及其在分析沼氣池產(chǎn)甲烷菌多樣性中的應(yīng)用研究    徐彥勝

低溫產(chǎn)甲烷菌群分析    王宇珊

沼氣發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)甲烷菌分子多樣性研究及產(chǎn)甲烷菌的分離    汪婷

南方紅黃壤地區(qū)土壤微生物碳素循環(huán)相關(guān)基因多樣性研究    陳森林

沼氣池中產(chǎn)甲烷菌的分離鑒定及其分布的研究    崔曉光

中藥廢水兩相厭氧處理工藝及其微生物學(xué)基礎(chǔ)的研究    郭立峰

稠油降解氣的形成機(jī)理與控制因素    王政軍

低溫對(duì)沼氣菌群產(chǎn)氣能力的影響以及產(chǎn)甲烷菌的分離    楊光