甲烷氧化菌的分離與鑒定及其活菌制劑對奶牛瘤胃內(nèi)甲烷排放量的影響

【摘要】：甲烷氧化菌是廣泛存在于自然界和反芻動物胃腸道內(nèi)的一種以甲烷為唯一碳源和能源進(jìn)行生長的微生物。其可在甲烷單加氧酶的作用下將甲烷氧化成二氧化碳和水,并為自身生長提供所需的能量。甲烷作為重要的溫室氣體不僅對大氣環(huán)境造成了污染,同時在動物生產(chǎn)中造成飼料能量的損失以及生產(chǎn)性能的下降。甲烷氧化菌因其對甲烷獨特的代謝方式,且代謝產(chǎn)物綠色無污染,現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖及溫室氣體控制。微生態(tài)制劑作為可以替代抗生素的新型促進(jìn)劑,不僅在預(yù)防和治療動物疾病,促進(jìn)動物生長,調(diào)節(jié)腸道菌群,提高生產(chǎn)性能等方面發(fā)揮巨大的作用,更因為其綠色安全、無污染、無藥物殘留等特點受到廣大養(yǎng)殖者的歡迎。微生態(tài)制劑有助于提高畜禽生產(chǎn)性能及產(chǎn)品質(zhì)量,對人類健康、環(huán)境保護(hù)和維持生態(tài)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。本研究從奶牛糞便中分離鑒定出一株高效利用甲烷的甲烷氧化菌,并將其制備成活菌微生態(tài)制劑應(yīng)用于臨床實際生產(chǎn),通過檢測飼喂活菌制劑后不同時間點瘤胃內(nèi)氣體甲烷含量及血清學(xué)指標(biāo)來評價甲烷氧化菌活菌微生態(tài)制劑在臨床實際生產(chǎn)中的作用效果。本試驗利用甲烷氧化菌選擇性培養(yǎng)基將健康奶牛糞便樣本進(jìn)行多次富集、純化培養(yǎng),成功分離、篩選出多株純菌株,選擇其中對甲烷代謝率最高的一株為研究對象,并命名為M17。經(jīng)形態(tài)學(xué)觀察、理化性質(zhì)分析及分子生物學(xué)鑒定。結(jié)果表明,該菌株為Methylobacterium屬,革蘭氏陰性菌,電鏡掃描鏡下呈圓柱形,均勻短桿狀,直徑0.3~0.5μm,長約2.0~2.5μm;產(chǎn)H2S試驗、吲哚試驗為陰性;甲基紅試驗、接觸酶試驗、檸檬酸鹽利用試驗、淀粉水解試驗、明膠液化試驗為陽性;可以利用甲醇、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖等多種碳源為底物進(jìn)行生長,但以甲醇為碳源時生長最為良好;最適生長溫度是35℃,最適p H值7.0。此外,為確定甲烷氧化菌在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果,本研究用甲烷氧化菌M17制成甲烷氧化菌活菌微生態(tài)制劑。在奶牛場選取健康奶牛12頭,分為對照組6頭,每天早6:00和晚18:00進(jìn)行飼喂,自由飲水,不灌服活菌制劑;試驗組6頭,飼養(yǎng)條件與對照組相同,每天早6:00飼喂前向試驗牛瘤胃灌服活菌制劑500 m L。瘤胃氣體的采集分兩個試驗組進(jìn)行,試驗組一:在灌服期的第0d、2d、4d、6d、8d、10d、12d、14d、16d采集氣體樣本,氣體的采集均在早6:00飼喂前進(jìn)行,結(jié)果主要用于觀察瘤胃氣體內(nèi)甲烷含量的整體變化;試驗組二:試驗組在第16 d的6:00~18:00兩次采食間隔之間設(shè)0 h、3 h、6 h、9 h、12 h共5個時間點進(jìn)行采樣,其中,0 h為未采食、未灌服活菌制劑,3 h、6 h、9 h、12 h分別為采食和灌服活菌制劑后3 h、6 h、9 h、12 h;對照組設(shè)相同時間點,分別為未采食和采食后3 h、6 h、9 h、12 h,結(jié)果主要用于觀察瘤胃氣體內(nèi)甲烷含量的周期性變化。采用氣相色譜儀測定氣體樣本中甲烷含量。在灌服活菌制劑前每頭試驗牛尾靜脈采血10m L用來檢測血清學(xué)指標(biāo),對活菌微生態(tài)制劑的安全性進(jìn)行評價。結(jié)果表明,試驗組一:連續(xù)灌服甲烷氧化菌活菌微生態(tài)制劑16 d后,與0 d相比,灌服第8 d瘤胃氣體內(nèi)甲烷含量開始降低,但差異不顯著;灌服第14 d甲烷含量明顯降低,且差異顯著;試驗組二:隨著采食后瘤胃內(nèi)飼料的發(fā)酵,對照組甲烷含量在0~9 h呈增長趨勢,12 h時呈下降趨勢;試驗組在0~3h呈下降趨勢,3~9h呈增長趨勢,12 h時呈下降趨勢;與對照組相比,試驗組瘤胃甲烷總體產(chǎn)生量顯著下降。在整個試驗周期內(nèi),血清學(xué)檢測指標(biāo)谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、球蛋白、白蛋白、總蛋白、直接膽紅素、間接膽紅素、總膽紅素與灌服前相比無明顯變化。結(jié)果表明,飼喂甲烷氧化菌活菌微生態(tài)制劑能夠減少瘤胃內(nèi)甲烷的排放量,且對奶牛生產(chǎn)是安全、可靠的。 【關(guān)鍵詞】：甲烷氧化菌 分離鑒定 微生態(tài)制劑 甲烷排放
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S823
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 引言13-14
• 第一篇 文獻(xiàn)綜述14-32
• 第1章 甲烷氧化菌的研究進(jìn)展14-25
• 1.1 甲烷氧化菌的來源14-20
• 1.2 甲烷氧化菌的應(yīng)用研究與前景20-25
• 第2章 微生態(tài)制劑在奶牛生產(chǎn)上的應(yīng)用25-32
• 2.1 微生態(tài)制劑的定義25
• 2.2 微生態(tài)制劑常用菌種25-27
• 2.3 微生態(tài)制劑的分類27-29
• 2.4 微生態(tài)制劑的作用機理29-30
• 2.5 微生態(tài)制劑在反芻動物上的應(yīng)用30-32
• 第二篇 研究內(nèi)容32-59
• 第1章 甲烷氧化菌的分離鑒定及生長特性32-48
• 1.1 實驗材料32-33
• 1.2 實驗方法33-40
• 1.3 實驗結(jié)果40-46
• 1.4 討論46-47
• 1.5 小結(jié)47-48
• 第2章 甲烷氧化菌活菌制劑的制備及其對瘤胃甲烷排放量的影響與安全性評價48-59
• 2.1 實驗材料48-49
• 2.2 實驗方法49-51
• 2.3 實驗結(jié)果51-56
• 2.4 討論56-58
• 2.5 小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-69
• 碩士在讀期間發(fā)表論文69-70
• 導(dǎo)師簡介70-71
• 作者簡介71-72
• 致謝72-73

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