单宁对绵羊和山羊瘤胃厌氧真菌和细菌多样性的影响及其作用机制研究

Caragana korshinshii are non-competitive resources and widely distributed in North China. However, high concentration of tannin limit its utilization in herbivores feeding. In this subject, Mongolia sheep and Inner Mongolia cashmere goats are used as experimental model, and ARISA, PCR-DGGE, 16S rDNA sequence and phylogenetic analysis of ruminal bacteria, real-time PCR are applied to study the effect of condensed tannin in Caragana korshinshii on diversity and populations of ruminal anaerobic fungi and bacteria. In addition, the influence of tannin on growth characteristic, fiber degradation capacity and cell morphology of predominant cellulolytic bacteria are also investigated. According to these studies,this subject aims to clarify the mechanisms by which tannin affect nutrients digestion of ruminants and inhibit rumen cellulolytic bacteria, so as to provide scientific basis for Caragana korshinshii utilization.

柠条由于含有单宁限制了草食动物对它的利用，为此本项目拟选用蒙古绵羊和内蒙古绒山羊为实验动物，运用ARISA、PCR-DGGE、16S rDNA序列分析、系统发育分析、Real－time PCR等技术手段，研究来源于柠条的缩合单宁对瘤胃厌氧真菌和细菌多样性，以及种群数量的作用规律；并在体外纯培养条件下研究单宁对瘤胃纤维降解细菌生长特性、纤维降解特性和细胞形态结构的影响。通过上述研究旨在揭示单宁影响反刍动物营养物质消化利用的机理，探明单宁对瘤胃纤维降解细菌的作用机制，为今后充分开发利用我国丰富的灌木饲料资源提供科学依据。

单宁是广泛存在于植物体内的一类抗营养因子，会降低家畜的采食量和消化率。我国北方地区有丰富的灌木类饲料资源，但是由于单宁含量高限制了它们在畜牧业生长中的利用。前人研究表明，单宁对家畜的负效应主要发生在胃肠道微生物区系层面，然而单宁是如何影响胃肠道微生态系统的？它对胃肠道微生物的作用机制是什么？目前尚不明确。为此，本项目以绵羊和绒山羊为试验动物，研究了饲粮中不同水平的单宁（0、2%、6%）和高单宁添加聚乙二醇（PEG）（6%单宁+PEG）对瘤胃细菌分子生态学多样性及种群数量的影响，并利用菌株纯培养的方法揭示了单宁对瘤胃细菌的作用机制，研究成果为充分开发利用富含单宁的饲料资源提供了依据。. 研究结果表明：.1）饲粮中6％的单宁显著降低试验动物对OM、CP、NDF、ADF的表观消化率和瘤胃液氨氮浓度。.2）添加单宁显著降低瘤胃纤维素酶和蛋白水解酶的活力。.3）添加2%和6%单宁后绵羊和山羊晨饲前瘤胃全食糜中的总细菌、厌氧真菌、纤维降解菌、普雷沃氏菌、丁酸弧菌和产甲烷菌的数量显著下降。添加PEG能够削弱单宁对瘤胃细菌的毒副作用，使细菌种群数量与对照组更接近。.4）饲粮中添加2%的单宁使瘤胃细菌多样性增加。.5）各处理组绵羊和绒山羊瘤胃细菌菌群均以拟杆菌门和厚壁菌门为优势菌。与对照组相比，2％单宁组拟杆菌门和纤维杆菌门相对丰度减少，厚壁菌门相对丰度增加；6％单宁添加组厚壁菌门相对丰度减少，变形菌门相对丰度增加。.6）2%的单宁组和6%单宁+PEG组与对照组的瘤胃细菌群落组成较为相似，而6%单宁组瘤胃细菌群落组成与其它三组相差较大。.7）从绵羊瘤胃分离得到黄色瘤胃球菌2株、链球菌2株，在培养液中添加100μg/ml 单宁对黄色瘤胃球菌和链球菌的菌体浓度影响较小。添加400μg/ml和600μg/ml单宁显著降低黄色瘤胃球菌和链球菌的菌体浓度和纤维素降解率，并改变了黄色瘤胃球菌和链球菌的菌体形态，使菌体变形、细胞壁塌陷。.8）添加PEG在一定程度上能够屏蔽单宁对瘤胃纤维降解细菌生长的抑制作用，削弱单宁对瘤胃细菌纤维降解能力的负面影响，降低单宁对瘤胃纤维降解细胞形态的影响，使黄色瘤胃球菌和链球菌的细胞形态趋于正常。.9）晨饲前瘤胃全食糜中真菌、黄色瘤胃球菌、牛链球菌、丁酸弧菌数量绵羊显著高于山羊；山羊对单宁的毒副作用比绵羊更敏感。