牦牛瘤胃真菌酶谱特征与饲料细胞壁降解作用

农作物秸秆、糠麸类等饲料细胞壁中阿魏酸、对香豆酸等酚酸以酯键与半纤维素分子形成的网状交联结构从空间上可限制反刍家畜瘤胃微生物的有效降解。本项目拟采集不同饲养条件下牦牛瘤胃食糜，采用亨氏滚管培养技术，获得厌氧真菌纯化分离株，结合菌株形态学镜检和18S rDNA的ITS1区测序进行牦牛真菌分子生态学多样性研究；分析不同真菌的纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解酯酶酶谱特征存在的属间和种间差异；以麦麸、玉米皮、稻壳、麦秸、玉米秸、稻秸的中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维(ADF)作为模式饲料细胞壁底物，采用厌氧真菌体外连续培养技术，研究具有不同酶谱特征的真菌纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解酯酶在降解饲料细胞壁和释放阿魏酸、香豆酸等酚酸产物和代谢产物中的作用功效及其互作关系，为今后利用牦牛瘤胃微生物遗传资源，开发酯酶在提高粗饲料转化效率中的饲用价值提供应用基础依据。

农作物秸秆、糠麸类等饲料细胞壁中阿魏酸、对香豆酸等酚酸以酯键与半纤维素分子形成的网状交联结构从空间上可限制反刍家畜瘤胃微生物的有效降解。本项目通过采集不同饲养条件下青海大通黑牦牛与甘肃天祝白牦牛瘤胃食糜，采用亨氏滚管培养技术，获得了Neocallimastix、Caecomyces、Piromyces、 Orpinomyces、 Anaeromyces、Cyllamyces属厌氧真菌纯化分离株，结合菌株形态学镜检和18S rDNA 的ITS1 区测序完成了牦牛真菌分子生态学多样性研究，获得了不同属真菌特征性分类图，构建了牦牛瘤胃厌氧真菌系统进化树；分析比较了不同真菌分离株的纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解酯酶酶谱特征存在的属间差异；以麦秸、玉米秸、稻秸、燕麦秸、羊草、苜蓿作为饲料细胞壁底物，采用厌氧真菌体外连续培养技术，研究了具有不同酶谱特征的真菌纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解酯酶在降解饲料细胞壁和释放阿魏酸、香豆酸等酚酸产物和代谢产物中的作用功效及其互作关系。研究发现，瘤胃厌氧真菌饲料细胞壁降解酶活力不仅存在属间差异，而且属内不同分离株间也存在很大差异。真菌阿魏酸酯酶、乙酰木聚糖酯酶活性高低与真菌纤维素酶、木聚糖酶存在显著正相关。真菌可有效降解和释放不同粗饲料细胞壁中酚酸木质素进而提高粗饲料消化率，并促进饲料养分代谢产生大量机体脂肪和乳脂肪合成所需的前体物乙酸，同时所释放大量氢，除部分氢被甲烷菌用于生成甲烷外，大部分氢产物可能在促进饲料中不饱和脂肪酸瘤胃微生物氢化作用中起着重要的作用。项目所取得的研究成果为今后利用牦牛瘤胃微生物遗传资源，开发木质素降解酯酶在提高粗饲料转化效率中的饲用价值和调控瘤胃微生物不饱和脂肪酸氢化提供了理论和应用基础依据。