瘤胃微生物调控技术研究进展

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传统技术与现代分子生物学技术在瘤胃微生物多样性方面的研究进展

传统技术与现代分子生物学技术在瘤胃微生物多样性方面的研究进展

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& 此外 ! 运 用培 养技术 得 到的 已 知 菌种 可 能
不 完全 适合 或者 进 入 了 非 培 养 状 态 ! 而一些微生物
; ( 由 于缺 乏合 适的 方法 从未 培养 成 功 ’ & 目 前已 证 明
表 现型 还不 足以 明 确 分 类 ! 不同的生理特征或许掩 饰 了遗 传的 相似 性 ! 相似 的 生 理 特 征 和 形 态 或 许 掩 盖 了微 生物 遗传 的多 样性 ! 因此 ! 基 于表 型 分类 已 经 不 可行 ! 最好 的分 类方 法应 该反 映了 自然 进化 关
%( 作 者主 要从 事形 态 % 分类 的 研究 工作 ’ &! " 世纪 $ "

术 培养 ! 能培
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’( 胃 微生 物的 多 样 性 被 严 重 低 估 ’ ! 目前瘤胃微生物 ’( 的种类 只有 真 实量 的 % "U # % ’U # 或 ’ U #
纯培养技术与分子生物学技术相结合由于大多数瘤胃微生物生长要求复杂的营养因子和严格的厌氧环境体外培养成活的瘤胃微生物只是很少的一部分随着各种技术在动物科学中的研究应用越来越多的研究者开始在瘤胃微生物的研究上也开始将纯培养技术与分子生物学技术结合起来作为一种新的突破点
动 物医 学进 展 ! 增# $ ! " " #! ! $" ’ % & ’ < ( ) * ) , . /0 , 1 , ) . / 2 ) , 5 . 6 . / , + 34
年 代以 来 ! 电 子 显 微镜 技 术 在 微 生 物 研 究 领 域 的 应 用! 使得 人们 对 瘤 胃微 生 物 除 了 可 以 对 其 进 行 形 态 观 察外 ! 还可 对其 生长 所需 的营 养要 求 % 环 境条 件 和 生 长特 性进 行深入 的研 究 & 由于 瘤 胃微 生 物大 多 是 厌 氧性 质的 ! 很难 培养 成功 ! 经过 人 们长 期 的研 究 探 索! 目前 培养 瘤 胃 厌氧 微 生 物 的 简 便 而 又 有 效 的 技 术 包括 厌氧 箱培养 技术 ! 厌 氧罐 培养 技 术 ! 厌氧 袋 培 养 技术 和亨 盖特厌 氧滚 管技 术 & 现 在主 要 运用 的 是 亨 盖特 厌氧 滚管 技术 &

(精选)近10年瘤胃微生物分离培养研究进展

(精选)近10年瘤胃微生物分离培养研究进展
瘤胃中细菌参与大部分营养物质的降解和生成,可降解 纤维、半纤维素、淀粉、蛋白质和脂类物质等,产生 VFA、琥珀 酸、乳酸、氨基酸、氨和脂肪酸等。近 10 年,国内外新分离的 细菌包括纤维/半纤维素降解菌和淀粉分解菌有 3 个属和 6 个种,蛋白质降解菌有 2 个属和 1 个种,脂类分解菌 1 个种, 乳酸产生菌 1 个属 2 个种,琥珀酸产生菌 1 个种,丁酸产生菌 2 个种,植酸酶产生菌 1 个种,吲哚形成菌 1 个种和耐地衣酸 菌 1 个种,见表 1。这些菌株在分类地位上属于新的种或属, 有些是首次从瘤胃中分类获得,呈现出一些新的菌株形态和 发酵特征。另外,近十年国内外研究者分离获得瘤胃新菌株 大约 39 种,这不仅补充了细菌菌种资源库,而且提供了新的 微生物形态和发酵特征。但对于瘤胃细菌的分离纯培养,大 部分学者仍侧重于瘤胃新纤维类降解菌的分离,可能与受关 注度越来越高的生物能源有关。 3 瘤胃古菌
China)
【Abstract】 The research of rumen microbiology is the key of ruminant nutrition. A large number of microorganisms par-
ticipating in nutritional metabolism have been isolated from rumen since the middle of 20th century. Nowadays,although it is
more and more popular to use molecular biological methods in the study of rumen microorganisms,traditional methods still play

反刍动物瘤胃功能调控技术的研究进展

反刍动物瘤胃功能调控技术的研究进展
能够利用纤维素和非蛋 白氮 , 就是 由于它的独特 的 肪酸的形成有促进作用 。只有在 这个 范围内, 才能
最佳的消化率 , 胃中产生乳酸 瘤 瘤 胃。饲料在瘤 胃中经微生物发酵降解为挥发性脂 保证最高 的采食量 , H ., 肪酸 、 肽类 、 氨基酸及氨等成分 , 同时利用氮源、 能源 的淀粉分解菌耐受 p 值不得超过 5 5 但纤维分
收稿 日期 ;06 50 20 — —7 0
供给瘤 胃微生物生长繁殖所需要 的碳源 和氮
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20 0 6年 第 7
源。能量是瘤胃微生物维 持生命 的基础, 碳水化合 物高时, H值大幅度降低 , P 纤维 分解菌减少 , 酸 乳
某些情况下原虫消失 , 粮不饱和 日 物在瘤 胃中发酵产生挥发性脂 肪酸和兰磷酸腺苷 , 菌和丙酸菌增加 , 微生物细胞 的活动取决于三磷 酸腺苷的产生量, 脂肪酸氢化作用下降, 每 流入肠的可溶性碳水化合物 克细菌生长需要 04 T 。瘤 胃微生物合成蛋白 增多。卢德勋等[ 用 6 S N C比例 日粮对绵 .MA P ] 种 C: S
. 组成 比例作为 目前 研究瘤 胃发酵 的主要 内环境指 13 瘤 胃内的微生物区系 瘤 胃内的微生物区系可分为细菌和纤毛虫两大 标, 基本反应了瘤 胃的内环境状况及其 饲料在瘤 胃
其中细菌有 6 多种 , 0 纤毛虫有 4 多种, 0 都为厌 内的发酵过程和模式。为了提高饲料营养物质的利 类 , 氧型。反刍动物利用瘤 胃微生物将各种饲料转化为 用率 , 有必要采取一定手段 , 对瘤 胃的降解与合成过 宿主动物可利用的营养索 。瘤 胃微生物之间既存在 程进行人为的干预 。那么如何保持 良 好且稳定的瘤 着协 同关系又有竞争作用 , 种微生物 的代谢产物 一 胃内环境 , 保持瘤 胃微生物 的活性及其区系的相对 可以被其它微生物利用 , 而不同微生物利用底物转 平衡 , 是反刍动物饲养过程中非常重要的环节, 本文 化为发酵产物的代谢间相互依赖 , 以, 所 它们适应环 针对瘤胃内环境的调控技术作一阐述 。 境的能力大大加强 , 从而更好 的维持瘤 胃的内环境 ,

瘤胃发育过程中微生物菌群和microRNA的调控作用

瘤胃发育过程中微生物菌群和microRNA的调控作用

瘤胃发育过程中微生物菌群和microRNA的调控作用王磊【摘要】传统的藏羔羊生产方式因营养因素造成羔羊胃肠道发育迟缓、断奶过渡期长,影响了羔羊生产潜力发挥及断奶后的育肥.成年动物瘤胃已建立了十分成熟稳定的微生物生态系统,其瘤胃宿主与微生物菌群之间存在很强的特异性,外源性干预一旦停止,瘤胃微生物菌群结构和发酵谱又恢复到初始状态或干预前的状态.然而,新生或出生早期反刍动物瘤胃的发育为改变或干预瘤胃微生物生态系统提供了唯一的机会.因此,羔羊瘤胃的发育规律及瘤胃与瘤胃微生物和相关基因之间的关系成为当前反刍动物研究的热点.【期刊名称】《家畜生态学报》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】瘤胃发育;微生物菌群;microRNA;调控【作者】王磊【作者单位】青海大学畜牧兽医科学院,西宁810016;青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,西宁810016【正文语种】中文【中图分类】S811.5藏羊养殖是青海高原特色、现代、生态畜牧业的支柱产业之一,对青海地区农业和畜牧业的发展起到至关重要的作用。

目前,藏羊存栏量达1 100多万只,年出栏589万只,年产藏羊肉7.5×104 t、藏羊毛1.72×104 t。

但由于青藏高原缺氧、寒冷、干燥的气候环境,牧草生长期短暂而枯草期漫长,导致牧草产量和营养供给能力下降,再加上牧民养殖知识贫乏和饲养管理粗放,藏羊的生长、生产和繁殖性能受到严重制约[1]。

传统天然放牧条件下,由于过长的哺乳期(150 d),母乳已无法满足羔羊的生长发育需要,造成羔羊胃肠道发育迟缓,进而影响羔羊后期的生长发育和母羊的繁殖性能[2]。

早期断奶技术虽在牧区已开展应用,但其对羔羊瘤胃发育(尤其是瘤胃上皮细胞的分化)的影响机理尚不清楚,同时对羔羊后期的生长发育、生产繁殖性能也缺乏长期的追踪性调查。

因此,通过运用分子手段和基因组测序技术,了解清楚羔羊瘤胃的发育规律及瘤胃与瘤胃微生物和相关基因之间的互作关系,才能为羔羊的断奶和培育提供理论基础。

瘤胃微生物定量方法研究进展

瘤胃微生物定量方法研究进展

瘤胃微生物定量方法研究进展杨舒黎,王加启,卜登攀(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室,北京 100094)摘要:瘤胃微生物的定量有传统计数和现代分子定量2大类方法。

其中,传统方法包括经典的亨氏滚管法和最大可能法,但它们测定瘤胃微生物总数的结果可能偏低。

运用分子方法定量一些重要的微生物不仅能很好地解释它们在瘤胃代谢中的作用,而且有助于描述更多的微生物特性。

因此,作者综述了瘤胃微生物定量方法的发展历程及研究进展,重点描述了运用分子定量方法的研究情况。

关键词:瘤胃微生物;传统计数;分子定量中图分类号:Q9323 文献标识码:A 文章编号:167127236(2007)0320005204 反刍动物的瘤胃内栖息着复杂、多样、非致病的各种微生物,包括瘤胃细菌、原虫、真菌和噬菌体等几大类,形成一个十分复杂的微生物系统。

细菌的数量最大,瘤胃内容物中细菌达1010~1011个/ml, 200多种;瘤胃原虫104~106个/ml,25个属;厌氧真菌游动孢子数103~105/ml,6个属;噬菌体颗粒数可达107~109/ml(Hespell等,1997;Orpin等, 1997;Stewart等,1997;Miron等,2001)。

Krause 等(1996)对细菌的多样性进行了大量的研究,他们认为瘤胃中主要的细菌有22种。

这些研究都是基于传统的培养方法,如亨氏滚管计数法(roll2t ube technique)(Hungate,1966,1969)和最大可能计数法(most probable number technique,M PN)(De2 hority等,1989),培养的已知菌种可能不完全适合培养条件或者进入了未培养状态,因而测定的瘤胃微生物总数可能偏低。

瘤胃微生物数量巨大、种类繁多,且绝大多数严格厌氧,体外培养困难,阻碍了对瘤胃微生物的研究,因此,寻找快速、准确、灵敏的新方法已成为瘤胃微生态研究的迫切需要与必然趋势。

反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展

反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展
微 生 物 降 解 成 氨 。 且 对 于 大 多 数 瘤 胃微 生 物 而 言 ,
1 反 刍 动 物瘤 胃微 生物 氨 同化 作 用 进 程
瘤 胃微 生 物 种 类 繁 多 、 数量 庞 大 , 主要 包 括 细 菌 、 菌 、 虫 和 噬 菌 体 等 。几 类 微 生 物 间相 互 作 真 原 用, 形成 了一 个精 密 的微 生态 系统 , 对饲料 营养 物质 进 行着 复杂 的消化 、 收和代谢 。其 中 , 胃原 虫不 吸 瘤 能直接利 用瘤 胃氨 合 成 氨基 酸 , 瘤 胃氨 的净 生 产 是 者, 而瘤 胃细 菌 和 真 菌 则 可 直 接 利 用 瘤 胃氨 合 成 MC , 足其 自身生 长需 求 。 P满
质 的 总 量 。而 过 量 的 氨 则 以 被 动 扩 散 或 主 动 吸 收 的
和转 氨作 用完 成 。大 量试 验 表 明 , 胃微 生物 内普 瘤
遍存 在 的 2条 主要 氨 同化 反 应 路径 : ) 氨酸 脱 氢 1谷 酶 ( ltmae d h d o e ae GDH) 径 , 口一 gua t e y r g n s , 路 即
1 1 瘤 胃 微 生 物 氨 同化 作 用 概 述 .
氨是其 生长所 必需 的首选 氮源 。有研 究认 为瘤 胃细 菌和原 虫 蛋 白质 中的氮 有 7 % 和 5 %分 别来 源于 0 0 氨口 。瘤 胃微 生 物 利 用 氨 合 成 微 生 物 蛋 白质 ( . ] mi
co il rti , r ba p oen MCP , 生 物 合 成 效 率 与 瘤 胃 内 )其
反 刍 动 物 瘤 胃微 生 物 氨 同化 作 用 研 究 进 展
王 谭支 良
( 中 国科 学 院亚 热 带 农 业 生 态 研 究 所 , 热 带 农 业 生 态 过 程 重 点 实 验 室 , 沙 4 0 2 1. 亚 长 1 15

瘤胃微生物的研究进展111

瘤胃微生物的研究进展111

瘤胃微生物的研究进展朱河水1,陈宇2,刘记强1(1.河南农业大学,郑州 450002;2.河南省畜牧局,郑州 450008)摘要:瘤胃微生物的活动受很多因素的影响,作者对蛋氨酸、肽类、有机酸、不同日粮类型等对瘤胃微生物代谢活动的影响及相关研究方法进行了综述。

对生产实践中合理使用添加剂,增强瘤胃微生物的利用率,提高反刍动物的生产性能有重要意义。

关键词:微生物;瘤胃中图分类号:S811.6 文献标识码:A 文章编号:167127236(2007)0920014203 瘤胃微生物在反刍动物的消化中占有重要地位。

反刍动物对各营养物质的消化利用情况受瘤胃微生物的种类及其之间的数量比例影响,同时瘤胃微生物的代谢活动一方面受动物有机体分泌的活性物质的调节,另一方面受日粮中不同物质的影响。

利用各种物质调控瘤胃微生物的活动,从而增强反刍动物的消化功能,提高其生产性能已是现在反刍动物研究中的热点。

目前有关瘤胃微生物的研究多采用瘤胃液体外培养的方法,同时现代分子生物学相关技术也得到了应用。

作者就目前有关瘤胃微生物的研究情况进行了分析和总结。

1 蛋氨酸对瘤胃微生物代谢活动的影响蛋氨酸(Met )是动物的必需氨基酸,也是反刍动物的限制性氨基酸,由于瘤胃微生物的发酵降解,日粮中直接添加蛋氨酸不能明显增加其进入小肠的量,但可以影响瘤胃微生物的活动,间接影响动物的消化和吸收。

在无其他氮源和碳源的条件下,体外培养的瘤胃液中添加Met ,对微生物谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性无明显影响,但可使产物中游离甘氨酸(Gly )含量和Met 含量极显著增加。

培养液中收稿日期:2007203219作者简介:朱河水(1975-),男,河南人,博士生,主要从事反刍动物生理生化研究。

通讯作者:刘记强。

游离半胱氨酸(Cys 2s )和丝氨酸(Ser )含量随培养时间的增加而减少,培养16h 培养液中的游离组氨酸(His )含量较培养8h 显著提高。

由此可见,Cys 2s 、Ser 和His 可能对以Met 为唯一氮源和碳源的瘤胃微生物是十分重要的氨基酸。

瘤胃微生物脂肪代谢的研究进展

瘤胃微生物脂肪代谢的研究进展

瘤胃微生物脂肪代谢的研究进展吴端钦;贺志雄;谭支良【摘要】饲料中的脂肪除了供能以外,其生理功能主要体现在多不饱和脂肪酸的营养方面。

笔者就反刍动物饲料中脂肪组成,瘤胃内脂肪水解、不饱和脂肪酸在瘤胃内的微生物氢化和脂肪合成等方面的研究进展做一综述。

【期刊名称】《华北农学报》【年(卷),期】2011(026)B12【总页数】4页(P235-238)【关键词】反刍动物;瘤胃;脂肪;氢化【作者】吴端钦;贺志雄;谭支良【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】S823反刍动物的体脂和乳脂的脂肪酸构成与日粮中脂肪酸构成差别很大,饲草中的不饱和脂肪酸含量丰富,但是在反刍动物肉和奶中的含量却较低。

这主要是因为日粮中的脂肪进入瘤胃后被微生物水解、不饱和脂肪酸被微生物氢化以及微生物再重新合成各种脂肪酸等所致。

现阶段在功能性食品领域的研究发现,反刍动物的乳和肉中含有对人体有益的功能性脂肪酸。

但是瘤胃内微生物氢化不饱和脂肪酸所产生的中间体的量,影响了其在肉及乳中的含量[1]。

如何通过调控日粮中的脂肪,提高反刍动物生产性能,提高肉和奶中不饱和脂肪酸的含量,进而增加肉和奶的营养价值,是目前反刍动物营养与代谢研究领域的热点。

笔者就反刍动物对日粮脂肪消化和代谢等方面的研究进行综述。

1 日粮脂肪组成通常反刍动物日粮中脂肪含量为4%~5%,较高的脂肪含量会影响瘤胃微生物发酵。

日粮中的脂肪含量的高低,影响到日粮的能量浓度,可以一定程度的调节动物的采食[2]。

因此,NRC[3]推荐的奶牛日粮中脂肪的含量,建议不要超过日粮干物质基础的6%~7%。

反刍动物日粮中脂肪的来源主要是饲草和精料,精料中脂肪含量一般比饲草中的高。

饲草中脂肪的主要组成是糖脂,而精料中脂肪的主要组成为甘油三酯。

2 瘤胃内脂肪的水解当日粮脂肪进入瘤胃后,饲料中细胞内脂肪被释放出来,但是脂肪基本上都具有疏水性,因此瘤胃内的脂肪几乎全部是黏附于饲料微粒上,尤其是纤维成分上[4]。

酵母培养物调控瘤胃功能的研究进展

酵母培养物调控瘤胃功能的研究进展

酵母培养物调控瘤胃功能的研究进展
谭健;赵慧颖;蒋林树;赵玉超
【期刊名称】《动物营养学报》
【年(卷),期】2024(36)3
【摘要】酵母培养物是一种独特的微生态制品,在特定工艺条件控制下由酵母在特定的培养基上经过充分的发酵后形成。

酵母培养物富含蛋白质、小肽、低聚糖、维生素、矿物质、酶和许多未知生长因子,对反刍动物生长性能、免疫功能和瘤胃发酵有着显著的改善作用。

本文综述了酵母培养物对反刍动物瘤胃发酵和瘤胃微生物的影响和作用机制,以期为酵母培养物调控反刍动物瘤胃功能的研究提供理论依据,为酵母培养物在反刍动物生产中的应用提供参考。

【总页数】10页(P1463-1472)
【作者】谭健;赵慧颖;蒋林树;赵玉超
【作者单位】北京农学院动物科学技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】S816
【相关文献】
1.酵母及酵母培养物对反刍动物瘤胃内环境影响的研究进展
2.酵母培养物在反刍动物瘤胃调控方面的应用
3.酵母培养物对瘤胃酸中毒的调控
4.酵母培养物对山羊亚急性瘤胃酸中毒体外发酵模型的调控作用
5.应用酵母培养物调控瘤胃微生物区系研究进展
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利用分子生物学技术研究瘤胃微生物多样性的进展

利用分子生物学技术研究瘤胃微生物多样性的进展
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利 用 分 子 生 物 学 技 术 研 究 瘤 胃微 生 物 多样 性 的 进 展
冯 强 王利华 荆丽珍 王 光
在 反 刍 动 物 瘤 胃 内栖 息 着 复 杂 、 多样 、 致病 的 各 非 种 微 生 物 , 括 瘤 胃细 菌 、 氧 真 菌 和纤 毛 虫 等 原 生 动 包 厌
纤 毛 虫 的形 态 和 分 类 进 行 了许 多 研 究 。 14 9 0年 以后 , 英 国 学 者 Ese l n和 Pl sn基 于 动 物 生 理 的 研 保 守区和可 变 区 ,如细 N
菌 的 1Sr N 有 9个 可 变 区 。 保 守 区 可 用 作 通 用 6 R A 微 生 物 ( 古 细 菌 、 菌 和 真 核 生 物 ) 鉴 别 , 细 菌 如 细 的 如 固 有 的 保 守 区 可 制 成 细 菌 的 通 用 引 物 对 部 分 或 全 部
1 研 究 历 程
于 生 物 分 类 。虽 然 2 Sr N 和 2 Sr N 序 列 较 长 . 3 R A 8 A R
可 提供更 多的信息 , 能更准 确地研究 系统发育 分类及 鉴定菌株 .但是 由于基 因数据库 中有关信 息较少 , 难
以 进 行 比较 分 析 。 所 以 , 于 研 究 细 菌 进 化 分 类 的通 用
从 14 8 3年 G by和 D l od在 反 刍 动 物 的 瘤 胃 ur ea r f 内发 现 微 生 物 时 起 , 直 延 续 到 2 一 O世 纪 初 . 由于 受 到
研 究条件 和技术 的限制 ,许 多研究 者 主要 从事形 态 、 常 是在 基 因数 据 库 中注册 数 量较 多 的 1Sr N 对 6 R A, 分类 的研究 工作 ( u gt 16 ) H nae 9 6 。我国学者 熊大仕 早 真 菌 则 用 1Sr N 。 8 A。 R 在 2 O世纪 3 O年代就 开始这 方面 的研 究 . 其对瘤 胃 尤

瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施

瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施

动物营养学报2020,32(5):1957⁃1964ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2020.05.001瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施马㊀健㊀SHAHAliMujtaba㊀王之盛∗(四川农业大学动物营养研究所,牛低碳养殖与安全生产重点实验室,成都611130)摘㊀要:瘤胃中存在着大量微生物,这些微生物在反刍动物的消化过程中起着十分重要的作用㊂近年来研究发现瘤胃微生物区系受饲粮及外界环境等多种因素的影响,基于这些因素,通过调控瘤胃微生物区系可提高瘤胃对饲粮的利用率,促进生产性能的发挥㊂本文综述了瘤胃微生物区系的组成及影响因素,重点介绍了瘤胃微生物区系调控在养牛业中的应用,旨在为奶牛和肉牛研究中瘤胃微生物区系的调控提供参考㊂关键词:瘤胃微生物;影响因素;饲粮;添加剂;微生物移植中图分类号:S815㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2020)05⁃1957⁃08收稿日期:2019-10-29基金项目:国家重点研发计划 牛羊节本增效的精细化饲养关键技术研发 (2017YFD0502005);国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS⁃37)作者简介:马㊀健(1989 ),男,山东济宁人,博士研究生,从事反刍动物营养研究㊂E⁃mail:Crazyma0411@163.com∗通信作者:王之盛,教授,博士生导师,E⁃mail:wangzs1968@gmail.com㊀㊀随着科技的发展,对反刍动物瘤胃的研究除了挥发性脂肪酸(VFA)及氨态氮(NH3⁃N)等常规发酵指标的研究外,对瘤胃中的微生物区系也进行了系统的研究㊂瘤胃作为反刍动物的特殊器官,存在着大量的微生物,在这些微生物的作用下,饲粮中的植物纤维性物质可以被降解成反刍动物可以利用的营养物质,生产出人类所需要的奶和肉制品[1]㊂瘤胃微生物通过发酵可为宿主提供70%左右的能量需要,瘤胃微生物区系的变化与动物生产效率密切相关[2-3]㊂瘤胃微生物区系的稳定有利于宿主自身健康,维持生产性能的发挥,相反,瘤胃微生物区系的紊乱会导致宿主免疫力降低㊂因此,维持瘤胃微生物区系的稳定具有重要意义㊂㊀㊀在生产中,由于饲粮及生理状态的变化,会导致动物瘤胃微生物群落结构发生变化,进而影响影响机体的健康状况[4-5]㊂有研究证实,人为地对消化道微生物区系进行调控,可以实现对微生物宿主的代谢进行调控[6]㊂通过人为手段调控瘤胃微生物区系来影响宿主的方法已经得到了越来越多的研究证实,现有研究认为通过改变饲粮组成及添加添加剂等方法均可以调控瘤胃微生物区系㊂同时,随着微生物移植在人医上的开展,近年来,微生物移植调控瘤胃微生物区系也取得了一定的研究成果㊂及时了解瘤胃微生物区系组成的变化,是调控瘤胃微生物区系的前提㊂本文介绍了瘤胃微生物区系的组成及影响因素,重点阐述了瘤胃微生物区系调控在养牛业中的应用,旨在为今后的相关研究提供参考㊂1 瘤胃微生物区系的组成㊀㊀瘤胃微生物区系并不是一出生就存在的,而是随着动物对母乳的采食㊁饲粮的转变以及外界环境的变化,微生物才逐步定植㊁存活进而繁殖扩增后而形成的[7]㊂动物幼龄阶段的瘤胃微生物区系组成与成熟动物差异明显,一般情况下,在动物保持健康以及外界环境稳定时,将4周岁以后反刍动物的瘤胃微生物区系定义为成熟的瘤胃微生物区系[8]㊂另有研究认为,在2周岁以前反刍动物瘤胃微生物都有可能发生较大变化[9]㊂现阶段针对如何定义成熟的瘤胃微生物区系存在争议,但不可否认的是,幼龄反刍动物瘤胃微生物区系㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷还处在不稳定的状态㊂近年来,随着测序技术的发展,针对瘤胃微生物区系组成的变化过程进行了较为系统的研究,本文在查阅了相关文献[8-10]后,对瘤胃微生物区系组成随着日龄的变化情况进行了总结(表1)㊂从表1可以看出,在任何年龄段,瘤胃微生物区系中的优势菌均为变形菌门㊁拟杆菌门和厚壁菌门,但是这3种细菌在不同年龄段所占比例不同,幼龄动物变形菌门的丰度最高,成熟动物则变形菌门丰度明显降低㊂此外,Hen⁃derson等[11]对来自世界各国的742头反刍动物的瘤胃微生物区系进行了研究,结果发现,虽然分布的地理位置不同,但核心菌群是这些反刍动物所共有的,微生物在科㊁目和属水平上的优势菌分别为瘤胃球菌科和毛螺菌科,梭菌目和拟杆菌目,丁酸弧菌属㊁普氏菌属和瘤胃球菌属㊂对不同生存环境动物的瘤胃微生物区系进行研究,例如生活在高原的牦牛[12],也许可以从瘤胃微生物区系的角度进一步揭示动物对环境的适应机制㊂表1㊀瘤胃微生物区系组成随日龄的变化情况Table1㊀Changesofrumenmicrobialfloracompositionwithdaysofage%门水平Phylumlevel日龄Daysofage123714284260180365730变形菌门Proteobacteria45.045.0 70.416.9 45.016.916.9 18.227.618.0 27.627.6 34.07.01.32.1拟杆菌门Bacteroidetes21.013.9 2.021.0 56.356.345.7 56.356.356.3 74.851.6 56.360.052.056.0厚壁菌门Firmicutes32.013.9 32.013.9 21.013.913.9 33.213.913.9 14.013.9 17.531.042.741.0放线菌门Actinobacteria1.01.0 4.91.0 4.94.94.94.94.90.1 4.90.1 0.1梭杆菌门Fusobacteria 4.74.74.70.2 2.10.20.20.2 螺旋体门Spirochaetes 0.40.40.40.40.40.40.4 2.3 纤维杆菌门Fibrobacteres 0.30.30.30.01 0.300.30.01 0.300.3 1.9 疣微菌门Verrucomicrobia1.81.81.8 0.5 3.0 互养菌门Synergistetes0.12.0㊀㊀样本为瘤胃内容物; 表示文献中没有相关试验数据㊂㊀㊀Rumialcontentwasthesample; representedalackofexperimentaldatainthereferences.2㊀瘤胃微生物区系的影响因素2.1㊀动物的品种、年龄和生理状况㊀㊀动物的品种和年龄是影响瘤胃微生物区系的直接因素,Cersosimo等[13]研究了荷斯坦牛㊁娟姗牛及杂交牛的瘤胃微生物区系组成,发现荷斯坦牛(30.7%)和杂交牛(30.3%)的产甲烷菌共存甲烷短杆菌(Methanobrevibacterthaueri)的丰度高于娟姗牛(26.7%)㊂而关于年龄对瘤胃微生物区系的影响在上文已经提到,此处不再赘述㊂动物所处的生理状况也是影响瘤胃微生物区系的重要因素㊂围产期是奶牛生理状况比较敏感的一个时期,瘤胃微生物区系在围产前期和后期具有差异,软壁菌门㊁绿弯菌门及疣微菌门在产前丰度较高,而放线菌门在产后丰度较高,此外,研究还发现,产后随着采食量的增加,瘤胃微生物区系在个体间的差异增加[14]㊂对奶牛围产期瘤胃优势菌进行分析,发现奶牛从围产期进入到泌乳阶段后,瘤胃微生物区系中拟杆菌门ʒ厚壁菌门从6ʒ1变为12ʒ1[15]㊂奶牛围产期瘤胃微生物区系组成的变化是为了让机体更好地适应饲粮等因素的变化㊂相似的研究在国内也有报道,蒋涛[16]比较了产后85915期马㊀健等:瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施7和50d的瘤胃微生物区系组成,发现产后7d的瘤胃微生物群落α多样性显著低于产后50d㊂此外,泌乳期奶牛瘤胃微生物区系组成也不相同,泌乳中期的瘤胃微生物群落多样性显著高于泌乳前期[2]㊂这些研究表明动物的生理阶段对瘤胃微生物区系有较大影响,但同时这些变化也为我们更好地调控瘤胃微生物区系,进而调控机体功能的紊乱提供了可能㊂2.2㊀饲粮㊀㊀饲粮是瘤胃微生物区系的最大影响因素之一,饲粮中的营养成分不仅可以提供营养物质,还可以影响瘤胃微生物区系组成㊂通过查阅相关文献[17-21],本文总结了不同饲粮模式对瘤胃微生物区系组成的影响(表2),众多研究证实了饲粮对瘤胃微生物区系组成的影响㊂此外,Zhao等[22]指出,随着奶牛饲粮中粗饲料的变化,瘤胃微生物区系结构也会发生变化,进而影响瘤胃微生物代谢,改变微生物蛋白和VFA的产量㊂生产中饲粮合理的使用是保证瘤胃微生物区系稳定的前提,对维持动物机体的健康及生产性能的发挥具有重要意义㊂表2㊀不同饲粮模式对瘤胃微生物区系的影响Table2㊀Effectsofdifferentdiettypesonrumenmicrobialfloracomposition动物Animals处理Treatments样品Samples影响Results参考文献References荷斯坦奶公犊Holsteindairycalves牛奶㊁牛奶+开食料瘤胃液牛奶组乳杆菌属㊁拟杆菌属和副拟杆菌属丰度升高;牛奶+开食料组巨球菌属㊁Sharpea和琥珀酸弧菌属丰度升高[17]荷斯坦奶公犊Holsteindairycalves2或6周龄补饲燕麦瘤胃液2或6周龄补饲燕麦不影响瘤胃微生物多样性,但影响微生物丰度,使Butyricimonas㊁副拟杆菌属㊁Porphyromonas和厌氧棍状菌属丰度显著降低;此外,6周龄补饲燕麦还使琥珀酸菌属丰度显著升高[18]阉公牛Beefsteers高粗料瘤胃内容物纤维菌杆门丰度升高[19]阉公牛Beefsteers高精料(80%玉米㊁20%干草)瘤胃内容物拟杆菌门丰度升高;梭菌科和氨基酸球菌科丰度升高[19]荷斯坦奶牛Holsteindairycows低淀粉(88%羊草㊁2%木薯)瘤胃液毛螺菌科㊁瘤胃球菌科和纤维杆菌门丰度升高[20]荷斯坦奶牛Holsteindairycows高淀粉(57.5%羊草㊁21%木薯)瘤胃液普雷沃氏菌科和变形菌门丰度升高[20]荷斯坦奶牛Holsteindairycows低脂肪(36.9%中性洗涤纤维㊁2.6%脂肪酸㊁1.1%多不饱和脂肪酸)瘤胃内容物瘤胃球菌属㊁产琥珀酸丝状杆菌和栖瘤胃普雷沃氏菌丰度升高[21]荷斯坦奶牛Holsteindairycows高脂肪(29.5%中性洗涤纤维㊁5.5%脂肪酸㊁3.7%多不饱和脂肪酸)瘤胃内容物牛链球菌㊁埃氏巨型球菌和反刍月形单胞菌丰度升高[21]2.3㊀添加剂㊀㊀生产实践中,在奶牛或肉牛饲粮中补充一些添加剂可以起到提高生产效率的作用,同时,这些添加剂可以通过改善动物瘤胃微生物群落结构进而对机体起到积极有益的作用㊂在查阅相关度比较高的文献[23-27]基础上,本文概括了一些添加剂对瘤胃微生物区系组成的影响(表3)㊂9591㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷表3㊀添加剂对瘤胃微生物区系组成的影响Table3㊀Effectsofadditivesonrumenmicrobialfloracomposition动物Animals添加剂Additives样品Samples影响Results参考文献References荷斯坦奶公犊Holsteindairycalves酿酒酵母发酵产品瘤胃内容物普雷沃氏菌属㊁Shuttleworthia和脱磷孤菌属丰度降低,丁酸弧菌属丰度升高[23]荷斯坦奶公犊Holsteindairycalves植物乳杆菌和芽孢杆菌混合物瘤胃液白色瘤胃球菌丰度降低[24]荷斯坦奶牛Holsteindairycows钠-苹果酸钙瘤胃内容物琥珀酸纤维杆菌丰度升高,牛链球菌丰度降低[25]晋江牛Jinjiangcattles烟酸瘤胃液变形菌门㊁Negativicutes㊁氨基酸球菌科㊁琥珀酸弧菌科和螺旋体科丰度升高,梭菌属㊁普雷沃氏菌属和毛螺菌科丰度降低[26]夏洛莱牛Charolaisbulls亚麻籽油和硝酸盐瘤胃内容物Methanomassiliicoccaceae丰度降低;Fusiformis_sensu_stricto_1和月形单胞菌属_1丰度增加[27]㊀㊀瘤胃微生物区系组成除受上述因素影响之外,动物所处的外界环境也会对瘤胃微生物区系产生影响,本文主要介绍以上几个因素㊂但是在生产实践中必须要综合考虑各个因素,力争使养殖效益达到最大㊂3㊀瘤胃微生物区系的调控方法㊀㊀通过前文综述可以看出,很多因素都可以对瘤胃微生物区系产生影响,基于这些因素,针对瘤胃微生物区系的调控,现有研究主要集中在饲粮和添加剂上,同时瘤胃微生物移植也在逐步开展,并且展现出良好的应用效果㊂因此,在这一部分将简单介绍饲粮及添加剂对瘤胃微生物区系的调控,重点阐述瘤胃微生物移植的研究进展㊂3.1㊀饲粮及添加剂㊀㊀瘤胃微生物区系最易受饲粮变化的影响,瘤胃微生物区系的组成与饲粮组成密切相关[28],因此,通过改变饲粮组成可以对瘤胃微生物区系进行有效调控㊂Chen等[29]研究表明,不同的饲粮结构会改变肉牛瘤胃微生物区系组成,进而使宿主更好地消化不同类型的饲粮㊂粗饲料的不同搭配在调控瘤胃微生物区系方面展现了一定的效果,相比于高比例的苜蓿青贮饲粮,高比例的玉米青贮饲粮可以增加瘤胃总细菌数,降低原虫数,同时降低甲烷菌的丰度,从而实现降低甲烷排放量[30]㊂在动物不同的生理阶段,通过改变饲粮结构可以调控瘤胃微生物区系,进而维持机体的健康或生产性能的发挥㊂此外,在饲粮中补充的一些添加剂对瘤胃微生物区系也可以起到调控作用㊂在犊牛上的研究发现,在断奶犊牛饲粮中添加乳酸菌,可以增加瘤胃中拟杆菌的数量,并降低瘤胃NH3⁃N的含量[31]㊂Hu等[32]指出,茶皂素可以起到抑制瘤胃原虫生长的作用㊂Torok等[33]研究表明,在饲粮中添加二十二碳六烯酸可以调控瘤胃菌群结构,降低产甲烷菌数量,并可以改善泌乳性能㊂在饲粮中添加自溶酵母和植物提取物,可以调控高精料条件下导致的瘤胃微生物紊乱,自溶酵母提高了瘤胃纤维降解菌(瘤胃球菌)的数量,而植物提取物降低了拟杆菌门的丰度,增加了丁酸的含量[34]㊂通过饲粮因素来调控瘤胃微生物区系已经被大量研究证实,上文简单介绍了相关研究,在今后仍需要更多的关注饲粮组成对瘤胃微生物区系及宿主健康的影响;此外,能调控靶向瘤胃微生物区系的饲粮值得更加深入的研究㊂3.2㊀瘤胃微生物移植㊀㊀瘤胃微生物移植是指将供体动物瘤胃内的微生物群落作为一个整体移植到受体动物瘤胃内,以达到重塑受体瘤胃微生物群落结构的目的㊂相对于人及单胃动物上的粪菌移植,瘤胃微生物移植起步较晚,目前,瘤胃微生物移植改善动物机体06915期马㊀健等:瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施性能的机制仍然不清楚,操作程序也没有固定的标准㊂但是,不可否认的是,近年来的研究已经证实瘤胃微生物移植具有改善动物机体健康㊁促进生产性能发挥的作用㊂3.2.1㊀瘤胃微生物移植条件㊀㊀用于移植的瘤胃液或瘤胃内容物主要通过4种方式获取:1)从健康动物嘴里获得反刍食团[35];2)从屠宰后动物的瘤胃内获取[23];3)通过瘤胃液采样胃管获取[11];4)经永久性瘤胃瘘管获取[14]㊂由于通过从健康动物嘴里获取反刍食团和通过胃管获取瘤胃液量较少,并且对动物刺激较大,而屠宰动物则成本较高,目前较为常用的是经瘤胃瘘管获得移植供体㊂此外,用于移植的瘤胃液或瘤胃内容物要满足以下要求[16]:1)收集后的瘤胃液或瘤胃内容物应该尽快进行移植,最好在30min内完成;2)用于移植的瘤胃液pH最好在6以上,低pH会降低原虫数量;3)收集的瘤胃液应过滤掉大分子物质;4)对泡沫较多的瘤胃液应进行原虫检测;5)用于犊牛移植所需瘤胃液体积约为1L,而成年牛在8 16L较为合适㊂3.2.2㊀瘤胃微生物移植研究现状㊀㊀由于瘤胃液采集方便,在研究中被广泛应用,但是瘤胃液是否能够代表瘤胃微生物区系值得思考㊂对此,有研究针对瘤胃液㊁瘤胃食糜及残渣的微生物区系进行了比较,研究表明,采样部位对瘤胃微生物区系的影响要小于饲粮,虽然瘤胃食糜在分析微生物区系组成方面更具代表性,但瘤胃食糜㊁瘤胃液和残渣在微生物多样性及组成结构方面具有高度相似性,因此,瘤胃液基本承载了瘤胃微生物群落结构,可以作为微生物移植的有效供体[36]㊂㊀㊀瘤胃微生物移植在调控动物生长性能和消化代谢方面展现了良好的应用前景㊂饲粮的变化通常会降低奶牛采食量,通过瘤胃微生物移植可以使奶牛的采食量在较短时间内得以恢复[37]㊂Ri⁃beiro等[38]用野牛的瘤胃内容物交换70%的肉牛瘤胃内容物,结果发现,移植后肉牛的干物质采食量(DMI)显著升高,改变了肉牛瘤胃微生物的组成结构,改善了瘤胃发酵指标,提高了VFA含量,并提高了蛋白质消化率及氮利用率㊂供体瘤胃内容物中含有VFA及蛋白质等营养素,可能会对接受瘤胃微生物移植的受体有利㊂此外,有研究指出,刺激位于瘤胃和网胃壁的机械受体可促进反刍和瘤胃蠕动[39],瘤胃微生物移植可能会刺激胃壁机械受体,这值得在今后做进一步研究㊂㊀㊀在其他方面,瘤胃微生物移植也表现出了可喜的效果㊂Ji等[40]以奶牛为试验动物,研究了瘤胃微生物移植对抗生素导致的瘤胃微生物紊乱的调控作用,发现灌注瘤胃液可以通过提高微生物多样性而改善抗生素导致的瘤胃微生物紊乱㊂围产期是奶牛非常重要的时期,在这一时期,采食量的降低导致无法满足机体对能量的需求,有学者尝试用瘤胃微生物移植解决这一问题㊂在奶牛产后第1㊁2和3天移植奶牛产后50d的瘤胃液,研究发现,移植瘤胃液组奶牛的DMI显著升高,且瘤胃微生物群落结构接近供体奶牛[16],这一研究对解决围产期奶牛能量负平衡问题提供了新的思路㊂此外,有学者通过瘤胃微生物移植研究了真胃移位手术后的恢复治疗,发现移植组奶牛的采食量和产奶量显著高于对照组[41]㊂Leo⁃Penu等[42]分析了瘤胃微生物移植在缓解运输应激方面的作用,研究指出,瘤胃微生物移植可以增加运输后肉牛的采食量㊂通过以上研究可以看出,对瘤胃微生物区系的调控得到了很大的发展,尤其在瘤胃微生物移植方面取得了阶段性的成果㊂但是我们也要认识到,瘤胃微生物移植研究目前还处于起步阶段;此外,不同的个体在瘤胃微生物移植后展现出不同的群落重建模式,并且不同种属微生物对移植的贡献程度存在差异[43],如何针对这些微生物进行更加系统的研究,将对提高移植效率有着重要意义;同时,在瘤胃微生物移植过程中也应考虑供体和受体动物内环境的变化,避免影响移植效果㊂4㊀小㊀结㊀㊀瘤胃微生物在营养物质消化和维持机体健康中起着重要的作用,同时受很多外界因素的影响,对瘤胃微生物区系进行有效地调控,可以更好地发挥动物的生产性能,维持动物健康㊂在瘤胃微生物移植取得阶段性成果的同时,应该加强对这些有效微生物体外培养的研究,争取早日将瘤胃微生物移植用于生产实践㊂同时,组学技术的进步将有助于我们研究瘤胃微生物区系中某一类别微生物的代谢及作用机制,这对瘤胃微生物区系的调控研究具有重要意义㊂1691㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷参考文献:[1]㊀PUNIYAAK,SINGHR,KAMRADN.Rumenmi⁃crobiology:fromevolutiontorevolution[M].NewDelhi:Springer,2015.[2]㊀JEWELLKA,MCCORMICKCA,ODTCL,etal.Ruminalbacterialcommunitycompositionindairycowsisdynamicoverthecourseoftwolactationsandcorrelateswithfeedefficiency[J].AppliedandEnvi⁃ronmentalMicrobiology,2015,81(14):4697-4710.[3]㊀BENSHABATSK,SASSONG,DORON⁃FAIGEN⁃BOIMA,etal.Specificmicrobiome⁃dependentmecha⁃nismsunderlietheenergyharvestefficiencyofrumi⁃nants[J].TheISMEJournal,2016,10(12):2958-2972.[4]㊀KIMYH,NAGATAR,OHTANIN,etal.EffectsofdietaryforageandcalfstarterdietonruminalpHandbacteriainHolsteincalvesduringweaningtransition[J].FrontiersinMicrobiology,2016,7:1575.[5]㊀MEALESJ,LISC,AZEVEDOP,etal.Developmentofruminalandfecalmicrobiomesareaffectedbywea⁃ningbutnotweaningstrategyindairycalves[J].FrontiersinMicrobiology,2016,7:582.[6]㊀TURNBAUGHPJ,LEYRE,MAHOWALDMA,etal.Anobesity⁃associatedgutmicrobiomewithin⁃creasedcapacityforenergyharvest[J].Nature,2006,444(7122):1027-1131.[7]㊀STEWARTCS,FONTYG,GOUETP.Theestablish⁃mentofrumenmicrobialcommunities[J].AnimalFeedScienceandTechnology,1988,21(2/3/4):69-97.[8]㊀REYM,ENJALBERTF,COMBESS,etal.Establish⁃mentofruminalbacterialcommunityindairycalvesfrombirthtoweaningissequential[J].JournalofAp⁃pliedMicrobiology,2013,116(2):245-257.[9]㊀JAMIE,ISRAELA,KOTSERA,etal.Exploringthebovinerumenbacterialcommunityfrombirthtoadult⁃hood[J].TheISMEJournal,2013,7(6):1069-1079.[10]㊀LIRW,CONNOREE,LICJ,etal.Characterizationoftherumenmicrobiotaofpre⁃ruminantcalvesusingmetagenomictools[J].EnvironmentalMicrobiology,2012,14(1):129-139.[11]㊀HENDERSONG,COXF,GANESHS,etal.Rumenmicrobialcommunitycompositionvarieswithdietandhost,butacoremicrobiomeisfoundacrossawidege⁃ographicalrange[J].ScientificReports,2016,6:14567.[12]㊀HUANGXD,TANHY,LONGRJ,etal.Compari⁃sonofmethanogendiversityofyak(Bosgrunniens)andcattle(Bostaurus)fromtheQinghai⁃Tibetanplateau,China[J].BMCMicrobiology,2012,12:237.[13]㊀CERSOSIMOLM,BAINBRIDGEML,KRAFTJ,etal.Influenceofperiparturientandpostpartumdietsonrumenmethanogencommunitiesinthreebreedsofpri⁃miparousdairycows[J].BMCMicrobiology,2016,16:78.[14]㊀DERAKHSHANIH,TUNHM,CARDOSOFC,etal.Linkingperipartaldynamicsofruminalmicrobiotatodietarychangesandproductionparameters[J].FrontiersinMicrobiology,2017,7:2143.[15]㊀PITTADW,KUMARS,VECCHIARELLIB,etal.Temporaldynamicsintheruminalmicrobiomeofdairycowsduringthetransitionperiod[J].JournalofAnimalScience,2014,92(9):4014-4022.[16]㊀蒋涛.瘤胃微生物重塑对围产后期奶牛采食量和采食行为的影响[D].博士学位论文.北京:中国农业大学,2018.[17]㊀DIASJ,MARCONDESMI,NORONHAMF,etal.Effectofpre⁃weaningdietontheruminalarchaeal,bacterial,andfungalcommunitiesofdairycalves[J].FrontiersinMicrobiology,2017,8:1553.[18]㊀LINXY,WANGJ,HOUQL,etal.Effectofhaysupplementationtimingonrumenmicrobiotainsuck⁃lingcalves[J].MicrobiologyOpen,2017,7(1):e00430.[19]㊀FERNANDOSC,PURVISⅡHT,NAJARFZ,etal.Rumenmicrobialpopulationdynamicsduringadap⁃tationtoahigh⁃graindiet[J].AppliedandEnviron⁃mentalMicrobiology,2010,76(22):7482-7490.[20]㊀THOETKIATTIKULH,MHUANTONGW,LAOTHANACHAREONT,etal.Comparativeanaly⁃sisofmicrobialprofilesincowrumenfedwithdiffer⁃entdietaryfiberbytagged16SrRNAgenepyrose⁃quencing[J].CurrentMicrobiology,2013,67(2):130-137.[21]㊀RICODE,PRESTONSH,RISSERJM,etal.Rapidchangesinkeyruminalmicrobialpopulationsduringtheinductionofandrecoveryfromdiet⁃inducedmilkfatdepressionindairycows[J].BritishJournalofNu⁃trition,2015,114(3):358-367.[22]㊀ZHAOS,ZHAOJ,BUD,etal.Metabolomicsanaly⁃sisrevealslargeeffectofroughagetypesonrumenmi⁃crobialmetabolicprofileindairycows[J].LettersinAppliedMicrobiology,2014,59(1):79-85.26915期马㊀健等:瘤胃微生物区系的影响因素及其调控措施[23]㊀XIAOJX,ALUGONGOGM,CHUNGR,etal.EffectsofSaccharomycescerevisiaefermentationproductso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反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展

反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展

反刍动物瘤胃微生物氨同化作用研究进展王芃芃;谭支良【摘要】反刍动物瘤胃微生物利用氨合成微生物蛋白质(microbial protein,MCP)主要通过谷氨酸脱氢酶(gluta-mate dehydrogenase,GDH)路径和谷氨酰胺合成酶-谷氨酸合成酶复合酶系(glutamine synthetase-glutamate syn-thase,GS-GOGAT)路径.氨同化作用过程中的关键酶有GDH、丙氨酸脱氢酶(alanine dehydrogenase,ADH)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(glutamate synthase,GOGAT)等,其活性主要受到氨浓度的影响.本文主要综述了瘤胃微生物氨同化作用过程及其关键酶.【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2010(022)005【总页数】6页(P1171-1176)【关键词】瘤胃微生物;氨同化作用;微生物蛋白质;谷氨酰胺合成酶;谷氨酸脱氢酶【作者】王芃芃;谭支良【作者单位】中国科学院亚热带农业生态研究所,亚热带农业生态过程重点实验室,长沙,410125;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院亚热带农业生态研究所,亚热带农业生态过程重点实验室,长沙,410125【正文语种】中文【中图分类】S852反刍动物虽可以消化粗饲料,但其中的含氮物质的利用率较低,摄入蛋白质仅有不到20%能够被转化为畜产品[1]。

而当饲喂高蛋白质饲粮时,动物机体的消化能力较强,瘤胃微生物合成效率较弱,两者之间的不平衡又成为限制反刍动物提高饲粮氮素转化效率的主要因素[2]。

因此,瘤胃内微生物的蛋白质合成机理及其利用效率一直是反刍动物蛋白质营养研究领域的热点。

反刍动物饲料中的蛋白质,40%~80%被瘤胃微生物降解成氨。

且对于大多数瘤胃微生物而言,氨是其生长所必需的首选氮源。

有研究认为瘤胃细菌和原虫蛋白质中的氮有70%和50%分别来源于氨[3]。

反刍动物瘤胃氮代谢及其与瘤胃微生物相关性的研究进展

反刍动物瘤胃氮代谢及其与瘤胃微生物相关性的研究进展

反刍动物瘤胃氮代谢及其与瘤胃微生物相关性的研究进展易思宇,张洁,林波,邹彩霞*(广西大学动物科学技术学院,广西南宁 530005)摘 要:通过饲料养分调控瘤胃氮代谢是提高反刍动物氮利用效率的一种有效方式,其中能量和蛋白质对瘤胃氮代谢的影响尤为显著。

能量和蛋白质通过调控瘤胃中的微生物进而影响瘤胃氮代谢过程,但两者对瘤胃中不同微生物的影响程度存在差异。

本文综述了瘤胃中的氮降解过程、尿素氮循环、能氮平衡对瘤胃氮代谢的调控以及能量和蛋白质与瘤胃微生物之间的关系,为提高反刍动物氮利用效率和减少反刍动物氮排放量的研究提供科学依据。

关键词:反刍动物;氮排放;能氮平衡;产氨菌;瘤胃微生物中图分类号:S816 文献标识码:A DOI编号:10.19556/j.0258-7033.20200512-06反刍动物的瘤胃是一个密集多样的微生物生态系统,能够通过微生物发酵将低质量蛋白质和非蛋白氮转化为短链脂肪酸和微生物蛋白质等高质量的营养成分[1]。

然而,在这种发酵过程中伴随着氨(NH3)和甲烷(CH4)的产生[2]。

反刍动物对氮的平均利用效率只有25%左右[3],这意味着有大量的摄入氮未被动物利用,主要以尿氮(超过60%)的形式排出[4]。

氮的低效利用不仅造成了饲料浪费,同时也造成了环境污染。

尽管近年来许多研究致力于通过饲料养分调控瘤胃氮代谢来提高反刍动物的氮利用效率,并发现饲料养分中的能量和蛋白质对瘤胃氮代谢的影响尤为显著,但其中涉及的微生物学机理和调控机制尚未十分明了,导致反刍动物在实践中的整体氮利用效率依旧很低。

瘤胃中的氮代谢是由瘤胃微生物所主导的,瘤胃内细菌、原虫与真菌三大微生物均参与了瘤胃中的氮代谢过程,能量和蛋白质可能通过影响瘤胃微生物而调控了氮代谢过程。

因此,对能量和蛋白质与瘤胃微生物的关系进行更为深入、系统地探究至关重要。

本文主要综述了瘤胃中氮代谢的过程、尿素氮循环、能氮平衡对瘤胃氮代谢的调控以及能量和蛋白质与瘤胃微生物之间的关系,为提高反刍动物氮利用率和减少氮排泄对环境污染的研究提供科学依据。

反刍动物瘤胃纤维降解微生物的研究进展

反刍动物瘤胃纤维降解微生物的研究进展
1 瘤胃纤维降解微生物的降解作用
1.1 纤 维 素 酶 植物 性 饲 料 大 多 含 有 较 高 纤 维 素,其 在 瘤 胃 中
降解时需要纤维素降解微生物分泌的酶来催化。纤 维素酶实质 上 是 由 多 种 酶 组 成 的 复 合 酶 主 [10] 要 包 括三类:(1)内 切β1,4葡 聚 糖 酶 简 称 为 内 切 酶,随 机切割纤维素多糖 链 内 部 的 无 定 形 位 置,产 生 不 同 长度的寡糖,从 而 产 生 新 的 链 端 。 [11] (2)外 切β1, 4葡聚糖酶简称 外 切 酶,作 用 于 纤 维 素 多 糖 链 的 还 原端或非还原端,释 放 出 的 产 物 主 要 是 葡 萄 糖 或 纤 维二糖,也 可 作 用 于 微 晶 纤 维 素。 (3)β葡 萄 糖 苷 酶,水解可溶性纤维糊精和纤维二糖为葡萄糖 。 [1215] 在 纤 维 素 降 解 过 程 中 ,这 三 种 酶 协 同 完 成 降 解 任 务 。 1.2 瘤 胃 纤 维 素 酶 基 因 的 多 样 性
Email:xuxiaofengnd@126.com
第 7 期 朱 相 德 ,等 :反 刍 动 物 瘤 胃 纤 维 降 解 微 生 物 的 研 究 进 展

脱支酶和寡糖降解 酶 基 因,厚 壁 菌 和 纤 维 杆 菌 门 富 含纤维素酶和半纤 维 素 酶 基 因,显 示 出 极 高 的 多 样 性。张慧敏等 对 [18] 海 子 水 牛 进 行 宏 基 因 组 测 序 发 现具有木 质 纤 维 素 降 解 能 力 的 蛋 白 质 是 由 38011 个 基因所编码,其中糖苷水解酶 (GH)基因数量最 多 (17877 个)、糖基转移酶 (GT)(8637 个)、碳 水化合物结合模块 (CBM)(4693 个)和碳 水化 合 物酯酶 (CE)基因 (4214 个)数量次之,多糖裂合 酶 (PL)(1296 个)和辅助氧化还原酶 (AA)基因 (934个)数 量 较 少。 且 研 究 发 现 糖 苷 水 解 酶 家 族 (GHs)5、6、7、8、9、10、12、44、45、51、61 和 74 具 有 纤维素水解活性 。 [19] 其中 GH7家 族 纤 维 素 酶 主 要 集中于整个内切纤维素酶系中,GH5 家族中 纤维 素 酶种类较为多样[20],GH6和 GH7家族中外切葡聚 糖酶含量丰富[21],β葡萄糖苷酶 多 在 GH3 家 族 。 [22] 总 之 ,瘤 胃 中 存 在 大 量 还 未 挖 掘 的 纤 维 素 酶 基 因 ,如 果能将其分离并在工程菌中表达将极具应用前景。 1.3 纤 维 素 酶 降 解 纤 维 素 的 作 用 机 制

反刍动物瘤胃功能调控措施的研究进展

反刍动物瘤胃功能调控措施的研究进展
生 物 蛋 白及 B族 维 生 素 等 。 控 反 刍 动 物 消 化 代 谢 过 调
和蛋 白质的 合成 , 同时 引发瘤 胃酸 中毒 ( 临 床症 状 亚
p 值 50 5 ; 型 临 床 症 状 p 值 < ) 出 现 相 关 的 H . . 典 ~ 5 H 5并 症状 , 蹄 叶炎 、 食 、 病 等 。 如 厌 酮 1 瘤 胃内的微 生物区 系 . 2
韦学 玉 , 宁夏 大学 农 学 院 动 物科 学 系,5 0 1 70 2 ,宁夏 银 川 阎宏 、 巍 , 穆 单位 及 通 讯 地 址 同 第一 作 者 。
收 稿 日期 :0 6 0 — 8 20—50
抑制 , 从而 降 低对 纤维 的分解 能 力 , 同时 降 低泌 乳量
和 乳 脂 率 。 瘤 胃正 常 p 值 62 68 H .~ .,当 其 p 值 降 低 H 时 , 降 低 纤 维 分 解 菌 的 活 性 , 而 限 制 纤 维 的 消 化 会 进
饲料在 瘤 胃中经微生 物发 酵降解 为挥发 性脂肪 酸 、 肽 类、 氨基 酸及 氨等 分 ; 同时利用 氮源 、 源等合 成微 碳
有 正 协 同 效 应
1 适 宜的瘤 胃温度 、 . 1 渗透 压和 o H值
瘤 胃 内 的 温 度 为 3 0℃ , 胃原 虫 在 高 于 4 94 瘤 0℃
的环境 中难 以存 活 , 其对 于奶牛 , 尤 在采食 后 , 饲料 发 2 供 给 瘤 胃 微 生 物 必 要 的 、 衡 的 、 定 的 营 养 素 。 平 稳 酵会 自然增加热 量而使 瘤 胃温度 升高 , 减少采 食和 并 反刍 。特 别是 在夏 季 , 应减 少 粗料 的供 给 , 加精 料 增 量, 因为 粗料 经发 酵会 产 生更 多 的热量 , 会减 弱 瘤 胃

反刍动物瘤胃微生物多样性的研究进展

反刍动物瘤胃微生物多样性的研究进展

反刍动物瘤胃微生物多样性的研究进展摘要:瘤胃微生物区系是一个组成和功能极其复杂的体系,微生物的多样性决定了动物机体的健康和生产性能。

反刍动物的瘤胃中栖息着复杂多样的微生物,包括瘤胃原虫、细菌、真菌和古甲烷菌等,具有种类多样性和相互作用的复杂性。

庞大的微生物群落参与日粮营养物质的降解过程,对饲料利用和宿主自身代谢有深远的影响。

研究反刍动物胃肠道微生物多样性有助于了解其结构、功能、影响因素以及可能的调控措施。

本文就反刍动物瘤胃内环境和瘤胃微生物多样性的研究进展做一简要综述。

关键词:反刍动物、瘤胃微生物、多样性反刍动物的瘤胃约占全胃的80 %, 除反刍、食管沟反射和瘤胃运动外, 尚有微生物群系独特的生理作用。

瘤胃微生物的种类极为多样,每毫升瘤胃内容物中有不同种类细菌1010~1011个,已从瘤胃分离出200多种,分29个属,大多数为厌氧菌和兼性厌氧菌。

饲料在瘤胃中经微生物发酵降解为挥发性脂肪酸、肽类、氨基酸及氨等成分, 同时利用氮源、能源等合成微生物蛋白及B 族维生素等。

很显然, 瘤胃是反刍动物的一个极其重要的营养消化器官,就像一个庞大密闭发酵罐, 在整个消化过程中起着重要的作用。

研究反刍动物瘤胃微生物的多样性,首先要了解瘤胃内环境,即微生物的栖息之所。

1 瘤胃内环境的特点瘤胃可看作是一个供厌氧微生物繁殖的发酵罐, 具有微生物活动及繁殖的良好条件。

1.1 瘤胃内的温度:瘤胃内的温度大约39-40℃, 比体温稍高一些。

瘤胃微生物在这一恒定温度下才能有最好的生长和繁殖, 瘤胃原虫在高于40℃的环境中难以存活。

1.2 瘤胃内的pH 值:瘤胃内正常pH 值6.2-6.8, 为中性或弱酸性, 这个酸度恰好是瘤胃微生物存活的最佳条件, 同时对酸性或中性洗涤纤维的消化降解以及挥发性脂肪酸的形成有促进作用。

只有在这个范围内, 才能保证最高的采食量, 最佳的消化率, 瘤胃中产生乳酸的淀粉分解菌耐受pH 值不得超过5.5,但纤维分解菌在pH值6.0以下无法存活, 而最适纤维分解菌作用的条件则是pH值是6.4 时,可见pH值的高低严重影响到瘤胃内不同微生物种群的数量和比例,进而影响瘤胃发酵的发酵功能和饲料的消化率。

瘤胃微生物研究进展

瘤胃微生物研究进展

瘤胃微生物与瘤胃发酵调控研究进展一、国内研究进展1.植物提取物对瘤胃发酵调控的影响陆燕等(2009)综述了大蒜素及其抑菌机制,以及大蒜素对甲烷产量和瘤胃发酵的影响。

认为大蒜中活性物质能调控瘤胃发酵模式,可抑制瘤胃内甲烷生成,降低蛋白降解率,降低氨态氮浓度,保护过瘤胃蛋白。

与其他植物提取物相比,添加低浓度的大蒜素对饲料消化率的负面影响较小,具有很大的开发前景。

林波等(2009)综述认为植物提取物中的挥发油、皂苷、生物碱、萜类等化学物质具有抗菌、促生长、提高免疫力和抗氧化等功能。

并总结近年来研究发现,植物提取物还可以调控反刍动物瘤胃发酵模式,提高氮存留,减少甲烷排放的功能,因此,植物提取物作为调控反刍动物瘤胃发酵的一种重要添加剂得到了广泛的研究与应用。

目前国内外的学者已经在有效植物品种的筛选和植物提取物作用机理、剂量效应等方面的研究取得了较大进展。

文中就目前植物提取物对反刍动物瘤胃发酵调控的最新研究进展作一综述,为我国开展植物提取物作为反刍动物瘤胃发酵调控添加剂的研究提供参考。

李世霞(2009)以4只安装永久性瘤胃瘘管的徐淮山羊羯羊为试验动物,探讨银杏叶提取物对山羊瘤胃发酵参数、纤维降解及各血清指标的影响,旨在寻找一种新的瘤胃发酵调控剂。

研究结论如下:①以淀粉、酪蛋白和纤维素粉为底物,探讨银杏叶提取物对山羊瘤胃体外发酵的影响,发酵时间24h,银杏叶提取物可降低pH值、NH3-N浓度、原虫蛋白产量和乙丙比,提高发酵的产气量、乙酸、丙酸、丁酸、TVFA浓度和细菌蛋白产量;②以淀粉、酪蛋白和纤维素粉为底物,探讨银杏叶提取物对山羊瘤胃体外纤维降解的影响,随着银杏叶提取物添加量的增加,纤维素降解率呈上升趋势,添加量为1.2%时,纤维素降解率可达到55.30%;银杏叶提取物可提高滤纸纤维素酶、和木聚糖酶的活性,对木聚糖酶的影响最大;银杏叶提取物可增加产琥珀酸丝状杆菌、白色瘤胃球菌和黄色瘤胃球菌的数量;③通过体内试验得出:瘤胃发酵参数的结论与体外试验一致,本试验所设定的银杏叶提取物的添加范围对山羊各血清指标没有显著影响,此添加范围对山羊机体是安全的、可靠的。

植物提取物调控瘤胃微生物的研究进展

植物提取物调控瘤胃微生物的研究进展

植物提取物调控瘤胃微生物的研究进展
王丹丹;周凌云;赵圣国;孙鹏
【期刊名称】《华北农学报》
【年(卷),期】2012(027)0z1
【摘要】植物提取物具有调控反刍动物瘤胃发酵模式、提高蛋白利用率、减少甲烷排放等功能.这些功能的调控往往是通过改变瘤胃微生物的组成和数量来实现的,因此,更多的研究者越来越关注植物提取物对微生物的调控作用.本研究综述了植物提取物如皂苷、单宁、香精油对瘤胃细菌、原虫、真菌及古菌的调控作用.
【总页数】6页(P415-420)
【作者】王丹丹;周凌云;赵圣国;孙鹏
【作者单位】中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100193;中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100193
【正文语种】中文
【中图分类】Q94
【相关文献】
1.植物提取物调控瘤胃微生物的研究进展 [J], 王丹丹;周凌云;赵圣国;孙鹏;
2.植物提取物调控瘤胃发酵的研究进展 [J], 汪水平
3.毛茛科植物提取物添加量对瘤胃微生物体外动态发酵的影响 [J], 张元庆;肖训军;孟庆翔
4.植物提取物对瘤胃发酵调控的研究进展 [J], 赵洪波;王志博;张永根
5.植物提取物调控反刍动物瘤胃发酵的研究进展 [J], 林波;陆燕
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2 1 年 3月 第 1 ( 01 期 总第 10期 ) 5
草 食家 畜 ( 季刊 )
瘤 胃微 生物调控 技术研究进展
柳现风 , 潍波 , 王 陈凤 春 , 海珠 蒋 ( 江苏 省 徐 州 市 铜 山区农 业 局 , 苏 江 徐州 2 11 ) 2 1 6

要 : 刍动 物 的 瘤 胃就 像 一 个 庞 大 密 闭 的 发 酵 罐 , 整 个 消化 过 程 中起 着 重要 的 作 用 。 瘤 胃功 能 的健 反 在
争 作用 ,一 种微 生 物 的代 谢产 物 可 以被 其 它微 生 物利 用 , 不 同 微 生 物 利 用 底 物 转 化 为 发 酵 产 物 的 代 谢 间 相 而 互依赖 , 以 , 所 它们 适应 环境 的能力 大大 加强 , 从而 更好 地 维 持 瘤 胃的 内 环 境 。 胃 中 的 原 虫 和 细 菌 存 在 着 竞 争 瘤 和 寄 生 的 双 重 关 系 。冯 仰 廉 、 艳 艳 的 研 究 都 表 明 原 虫 霍 和真 菌存 在着 负 协 同效应 ; 高巍 、 庆翔 的 研究 表 明 而 孟 它 们之 间有 正协 同效应 。
康 与 否 直接 决 定 反 刍动 物 的 健 康 , 因此 使 用 一 定 的 手 段 对 瘤 胃 中 降 解 与 合 成 过 程 进 行 调 控 是 可 能 的 , 也
是 必要 的 。 本 文 对 瘤 胃微 生 物 调 控 技 术 进 行 了综 述 。
关 键 词 : 胃微 生 物 ; 控 技 术 瘤 调
的, 也得有 1  ̄ 5 0 1 d的过渡 期为好 , 让瘤 胃微 生 物有 适应 期, 先培 养微 生物 , 后瘤 胃微生 物才 可 消化 饲料 , 而 而 进 转化 为供奶 牛所 需 的营养 物质 。
3 瘤 胃 微 生 物调 控 技 术
3 1 瘤 胃液 p 值 的 调 控 . H

被 微生物 降解及 合成 各种 营养 物质 。 了提高饲 料营 养 为 物 质 的利 用率 . 有必 要 采 取一 定 手 段 , 对瘤 胃 内的 降解 与合 成过程 进行 人为 的干 预。 养好 反刍 动物 实际上 是养 好瘤 胃微 生物 。如何维 护 良好 且稳 定 的瘤 胃环境 , 保持
瘤 胃液 p 值 直 接 影 响 着瘤 胃健 康 、饲 料 消 化 吸 H 收 、 产量 及生奶 质 量等 。瘤 胃发酵 过程 中不 同 生理功 奶 能需 要 不 同的 p 值范 围 ,瘤 胃液 p H H值 的调 控 与饲料 的 物理 结 构 、 中性洗 涤 纤维 、 喂方 法 及 缓 冲剂 的添加 饲 有关 。 碳水 化合 物在 瘤 胃中发 酵产 生挥 发性脂 肪 酸使瘤 胃液 变 酸 , 白 质 分 解 成 氮 则 能 使 瘤 胃 液 碱 性 化 , 纤 蛋 而
中图分 类号 :8 63 ¥ 1.
文 献标 识码 : A
文章编 号 :0 3 6 7 (0 10 — 0 4 0 1பைடு நூலகம் — 3 72 1)1 0 1 — 2
反 刍 动 物 f 食 动 物 )最 主 要 的 消 化 特 点 是 有 4个 草 胃, 即能够 利用纤 维 和非蛋 白氮 。 胃是一个 由细菌 、 瘤 原 虫 和真菌 组成 的多 变而独 特 的微生 物生态 系统 , 饲料 可
微生物 的活 性及其 菌系 的相 对平衡 , 是反 刍动 物饲养 技 术 中非 常重要 的环 节 。
1 瘤 胃 内 的微 生 物 区 系
瘤 胃内的微 生物 区 系可分 为细菌 和纤 毛 虫两 大类 ,
其 中细 菌有 6 o多 种 , 纤毛 虫有 4 O多种 , 都为 厌氧 。 刍 反 动 物利 用 瘤 胃微 生物 将各 种饲 料 转 化 为宿 主 动物 可 利 用 的营养 索 。 胃微生 物之 间既存 在着 协 同关 系又有竞 瘤
大麦、 米、 玉 高粱 ; 白质 饲料 在 瘤 胃中的 降解 速 度 , 蛋 由 快 到慢依 次 为尿 素 、 花生粕 、 豆粕 、 籽饼 、 棉 豆饼 、 米 高 玉 蛋 白饲料( DG )鱼粉 。针 对上 面所述 , D S、 在设 计 口粮 时 , 应充 分 考虑 不 同饲 料 的 降解 速 度 ,选 用不 同品 种 的饲 料, 合理搭 配 , 意能 氮平衡 , 注 使瘤 胃微 生 物合 成蛋 白质 达 到 最 大 化 。 是 保 证 瘤 胃微 生 物 最 佳 生 长 状 态 所 必 需 硫 的营养 物质 。瘤 胃微 生物对 硫 的需要 与 对氮 需要 有关 , 般 认 为氮 硫 比是 比较 稳 定 的 , 均 为 1 : 口粮 中含 平 41 , 硫 约 为 O2 .%。 矿 物 元 素 也 是 瘤 胃微 生 物 生 长 繁 殖 状 态 所 需 要 的 营 养 物 质 。 胃液 内 适 宜 的 几 种 主 要 矿 物 质 元 瘤
2 供 给 瘤 胃微 生 物 必 要 的 、 衡 的 、 定 的 营 平 稳 养 物 质
瘤 胃 内 微 生 物 蛋 白 质 的 合 成 主 要 取 决 于 瘤 胃 内 碳 水化 合物 和氮 的利用 效率 。 如果蛋 白质 的 降解 速 度超过 碳水化 合物 在瘤 胃中的发 酵速度 , 氨过 量 , 酸不 足 , 则 酮
维素 能刺 激奶 牛反 刍 、 咀嚼 和唾 液的 分泌 。唾 液是 碱性 的 , 断地 流 人 瘤 胃 中 , 挥 发性 脂 肪 酸及 乳 酸 得 以 中 不 使 和, 维持 瘤 胃有 一适 宜 的 p 值 。若 日粮 中 含有 较高 中 H 性 洗 涤纤 维且 是较 长 (3 5 m 的纤 维素 , > ~c ) 虽然 有 足够 的 乙 酸 用 以 生 成 最 高 量 的 奶 脂 , 瘤 胃 内 丙 酸 的 生 成 量 减 但 少 将 会 限 制 牛 奶 的 产 量 , 因 为 葡 萄 糖 的 供 给 受 到 限 制
素水 平一 般 为 , 00 , 01g 1钾 05  ̄ . g 钠 钙 .5 磷 .0/ , .0 1 o , 5 q, 05 ~ . g 1 . 1 o / 。饲喂奶 牛 的 日粮 要有 相对稳 定性 , 衡供 0 5 均
给 , 稳 定 的 饲 料 不 喂 (- 不 1 2星 期 就 得 换 料 的 ) 需 换 料 。如
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