绵羊瘤胃主要纤维降解细菌的分离鉴定及不同氮源对其纤维降解能力的影响

论文摘要

本研究从内蒙古地区绵羊瘤胃内容物中分离主要纤维素降解细菌并对其进行了系统全面的鉴定。对其中几株典型的、具有代表性的主要纤维素降解细菌的生长特性、纤维降解特性进行了研究。在此基础上研究氮源对瘤胃主要纤维素降解细菌纤维降解能力的影响及初步探讨其可能机理。从蒙古绵羊瘤胃内容物中分离到23株纤维素降解细菌,通过初步形态学观察和生理生化实验,对所有23株菌进行了初步鉴定。从23株菌中选出12株纤维素降解率较高并具有代表性的菌株进行（G+C） mol%测定,再对其中的11株菌进行16S rDNA测序和系统发育分析研究,结果表明:其中4株溶纤维丁酸弧菌（Butyrivibrio fibrisolvens）、1株白色瘤胃球菌（Rumincoccus albus）、2株黄色瘤胃球菌（R. flavefaciens）、2株产琥珀酸丝状杆菌（Fibrobacter succinogenes）、1株解多糖梭菌（Clostridium polysaccharolyticum）、1株粪肠球菌（Enterococcus faecalis）。从白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌中各选出1株有代表性的菌株进行生长和纤维降解特性研究以及氮源影响研究。4株菌的生长特性和纤维降解特性研究表明:球菌的生长速度大于杆菌和弧菌。4株菌的纤维素降解率和纤维素酶活力趋势一致,在4株菌中,产琥珀酸丝状杆菌的纤维素降解率和纤维素酶活力均最高。纤维素酶活力测定结果表明:外切-β-1,4-葡聚糖酶是3种纤维素酶中的限速酶;4株菌的纤维素酶大部分是胞内酶或与细胞相连的胞外酶。纤维素与纤维二糖的质量比对纤维素降解率有显著影响,4株菌达到最大纤维素降解率时的纤维素与纤维二糖质量比均在7:3或其附近。所选4株菌和混合瘤胃微生物既能在氨氮为唯一氮源的合成培养基中生长,又能在含有肽和氨基酸的合成培养基中生长。相对于氨态氮,肽、混合氨基酸和单个氨基酸对所选择的4株纤维素降解细菌的纤维素降解能力具有明显的促进作用。氮源对混合瘤胃微生物、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌和溶纤维丁酸弧菌纤维素降解率的影响存在种属差异。在所有氮源中,Phe无论对混合瘤胃微生物还是对4株纤维素降解细菌均具有明显的促进纤维素降解的作用,但作用机制不同。对于4株纤维素降解细菌,酪蛋白酸水解物对纤维素降解率的促进作用大于酪蛋白酶水解物对纤维素降解率的促进作用,而二者对混合瘤胃微生物的影响没有差异。大豆蛋白酸水解物、酪蛋白酸水解物和酪蛋白酶水解物相对于其它氮源对混合瘤胃微生物纤维素降解能力的促进作用较大;酪蛋白酸水解物和大豆蛋白酸水解物对溶纤维丁酸弧菌WH-1的纤维素降解能力具有促进作用;Met、Leu和大豆蛋白酸水解物对白色瘤胃球菌VI3、黄色瘤胃球菌CCQ和产琥珀酸丝状杆菌LBG-1的纤维素降解能力具有促进作用。通过比较固液相菌体蛋白浓度和酶活力发现,4株菌的菌体和酶均有大部分黏附在纤维素颗粒上,而且纤维素降解率与黏附程度基本成正比。从研究结果可见,氮源对本研究所分离的单株纤维素降解细菌的影响与对混合瘤胃微生物的影响存在一定的差异,说明研究氮源对瘤胃主要纤维降解细菌的影响是完全必要的,对我们更好地认识和理解氮源对反刍动物瘤胃纤维素降解的影响机理具有一定指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 瘤胃纤维降解细菌对纤维素的降解
• 1.1.1 纤维素的组成及降解
• 1.1.2 瘤胃纤维降解细菌对纤维素的降解
• 1.1.3 瘤胃纤维降解细菌分离和鉴定中存在的问题
• 1.2 反刍动物瘤胃微生物纤维素降解能力的调控
• 1.2.1 饲料加工和添加剂对瘤胃纤维降解率的影响
• 1.2.2 碳水化合物对瘤胃微生物纤维降解能力的影响
• 1.2.3 氮源对瘤胃微生物纤维降解能力的影响
• 1.3 本课题的研究目的与意义
• 1.4 本课题主要研究内容与技术路线
• 2 研究一 瘤胃主要纤维降解细菌的分离及初步鉴定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 瘤胃纤维降解细菌的分离
• 2.1.2 瘤胃纤维降解细菌的初步鉴定
• 2.1.3 瘤胃纤维降解细菌的保存
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 菌种筛选结果
• 2.2.2 菌种初步鉴定结果
• 2.3 小结
• 3 研究二 瘤胃纤维降解细菌的分子鉴定及系统发育分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 主要试剂的配制
• 3.1.2 （G 十C）mol％的测定
• 3.1.3 16S rDNA 序列测定
• 3.1.4 系统发育分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 （G+C）mol%的测定
• 3.2.2 16S rDNA 序列测定
• 3.2.3 系统发育分析
• 3.3 小结
• 4 研究三 瘤胃纤维降解细菌的生长特性及纤维降解特性研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 生长曲线测定
• 4.1.3 纤维素降解率测定
• 4.1.4 纤维素酶酶活力测定
• 4.1.5 统计分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 生长曲线测定
• 4.2.2 纤维素降解率测定
• 4.2.3 纤维素酶活力测定
• 4.3 小结
• 5 研究四 纤维二糖对主要瘤胃纤维降解细菌纤维降解率的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 菌种
• 5.1.2 纤维二糖添加量对纤维素降解率的影响
• 5.1.3 统计分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 纤维二糖添加量对纤维素降解率的影响
• 5.3 小结
• 6 研究五 氮源对瘤胃主要纤维降解细菌纤维素降解能力的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 菌种
• 6.1.2 培养基的配制
• 6.1.3 培养方法
• 6.1.4 pH 值测定
• 6.1.5 菌体蛋白浓度测定
• 6.1.6 氨氮浓度测定
• 6.1.7 纤维素酶活力测定
• 6.1.8 纤维素降解率测定
• 6.1.9 统计分析
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 不同氮源对混合瘤胃微生物的影响
• 6.2.2 不同氮源对溶纤维丁酸弧菌WH-1 的影响
• 6.2.3 不同氮源对白色瘤胃球菌V13 的影响
• 6.2.4 不同氮源对黄色瘤胃球菌CCQ 的影响
• 6.2.5 不同氮源对产琥珀酸丝状杆菌LBG-1 的影响
• 6.3 小结
• 7 论文总体讨论和结论
• 7.1 总体讨论
• 7.2 总体结论
• 7.3 需要进一步研究的问题
• 7.4 论文创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介