饲喂硝酸钠及延胡索酸二钠调控水牛瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化途径的影响及相关微生物学分析

It is proposed that, as two parts of hydrogen transfer process, there is a close link between methanogenesis and fatty acid biohydrogenation. Interventions to manipulate methanogenesis in the rumen inevitably lead to effects on fatty acids metabolism, including fatty acids biohydrogenation. However, there is little known about the interaction between methanogenesis and fatty acids biohydrogenation and changes related microbial activities and population in the rumen. Therefore in this study, firstly, we will analyse effect of methanogenesis on fatty acids biohydrogenation in vitro by sodium nitrate and disodium fumarate; Secondly, the contribution to different parts of ruminal microflora to the biohydrogenation will be compared with each other; Thirdly, based on above results, effect of sodium nitrate and disodium fumarate on ruminal fermentation, milk production and composition, ruminal and milk fatty acids profiles in water buffaloes will be studied; Lastly, the population and microbiota composition of microbiota related to biohydrogenation will be investigated. This study will be helpful for the understanding of the interaction between methanogenesis, fatty acids biohydrogenation and microbial community in the rumen, then can beneficial to the methane reduction , improvement of unsaturated fatty acids, especially for conjugated linoleic acid.

作为整个氢转移过程的一部分，瘤胃甲烷生成与脂肪酸生物氢化途径之间存在相互联系。然而，目前关于调控瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化途径的影响以及相关微生物变化的研究却十分薄弱。本研究拟采用体外法研究硝酸钠及延胡索酸二钠调控水牛瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化途径的影响规律；分析比较不同微生物菌群对瘤胃脂肪酸代谢的贡献大小；在此基础上，研究饲喂硝酸钠及延胡索酸二钠调控水牛瘤胃甲烷生成对水牛瘤胃发酵、泌乳性能、乳脂肪酸组成的影响，分析脂肪酸生物氢化途径相关关键菌群的结构组成以及数量变化，最终揭示利用硝酸钠及延胡索酸调控瘤胃甲烷生成过程中脂肪酸生物氢化途径以及相关微生物菌群结构的变化规律，为有效调控瘤胃甲烷生成、提高畜产品中不饱和脂肪酸，尤其是共轭亚油酸比例提供理论依据。

目前关于调控瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化途径的影响以及相关微生物变化的研究十分薄弱。本研究利用体外法研究不同浓度硝酸钠调节水牛瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化的影响，结果表明，体外条件下添加1～3 mg/mL硝酸钠可降低瘤胃产甲烷菌和原虫数量，甲烷降低77.74～86.05%。 C18:2 c9t11、C18:2 t10c12、蛋白分解丁酸弧菌、非典型丁酸弧菌和亨氏丁酸弧菌数量在1mg/mL硝酸钠水平时显著增加。利用体外法研究不同浓度延胡索酸二钠条件调节水牛瘤胃甲烷生成对脂肪酸生物氢化的影响，结果表明，添加1～3 mg/mL延胡索酸二钠可以提高瘤胃真菌、产甲烷菌数量以及丙酸的生成，但C18:1n9t、C18:1n9t、C18:2 t10c12含量和亨氏丁酸弧菌数量显著降低，而甲烷产量仅降低了2.29%~10.12%。体外条件下添加不同比例硝酸钠和延胡索酸二钠混合物均可显著降低甲烷含量，降幅达85.35～89.66%，硝酸钠与延胡索酸二钠以2：1比例混合添加时会导致挥发性脂肪酸含量、真菌、产甲烷菌数量显著降低， C18:2c9t11含量增加；而硝酸钠与延胡索酸二钠以1：2混合时可增加非典型丁酸弧菌和亨氏丁酸弧菌数量，但对脂肪酸含量无显著影响。研究了不同瘤胃微生物菌群对脂肪酸生物氢化的贡献,结果表明单独抑制原虫生长可显著降低甲烷、乙酸和丙酸含量，C18:1n9t、C18:1n9c和C18:2c9t11含量显著增加，而单独抑制细菌或真菌对共轭亚油酸含量没有显著影响。分析了不同水平硝酸钠对水牛瘤胃发酵、产奶性能以及瘤胃微生物多样性的影响,结果表明,添加0.11～0.44 g/kg/d的硝酸钠可以显著提高挥发性脂肪酸的含量以及增加水牛瘤胃古菌的多样性，但对于水牛产奶量、乳脂肪酸组成、甲烷菌和关键菌群数量没有显著影响。研究了添加硝酸钠、富马酸钠及其混合物对水牛瘤胃发酵、产奶性能以及乳脂肪酸的影响，结果表明添加硝酸钠或其与富马酸钠的混合物对瘤胃发酵、产奶量、瘤胃细菌多样性无显著影响，但可显著提高甲烷菌和蛋白分解丁酸弧菌数量。以上结果为有效调控瘤胃甲烷生成、提高畜产品中不饱和脂肪酸，尤其是共轭亚油酸含量提供了理论和实践依据。