支链氨基酸在绵羊消化日粮结构性碳水化合物中的组合效应及其微生态机制

支链氨基酸(BCAA)是瘤胃中纤维降解菌生长的重要因子。由于在瘤胃中降解、合成困难和微生物需要量较大等原因，可能需要额外添加BCAA才能满足微生物生长的需要。本项目拟采用体外发酵技术，筛选精粗比分别为20％、50％和80％的发酵底物时Val、Leu和Ile的适宜组合水平；其次，以安装有瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的绵羊为试验对象，研究在相应日粮精粗比时BCAA在日粮纤维素和半纤维素降解和消化中的组合效应；借助PCR-DGGE技术解析BCAA对瘤胃细菌、原虫和真菌多样性的影响，发现受BCAA调控的未知微生物种类；采用Real-time PCR技术阐明BCAA对瘤胃中主要纤维降解菌生物量的影响，揭示BCAA在结构性碳水化合物降解中作用的微生态机制。这对于系统认识BCAA与瘤胃中重要功能微生物的关系以及其在反刍动物营养中的作用具有重要的理论意义，同时也为BCAA在反刍家畜生产上的应用提供参考。

本项目采用体外发酵技术研究发现，当以小麦秸秆为发酵底物时，缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）和异亮氨酸（Ile）的添加水平为2mmol/L为最佳。当以玉米秸秆为发酵底物时，BCAA或BCVFA的添加水平以4mmol/L较好，其中Val优于异丁酸，Leu和异戊酸之间以及Ile和2-甲基丁酸之间无显著差异。当发酵底物精粗比为20:80时，无需额外添加Val、Leu或Ile；当发酵底物精粗比为40:60时，Leu的适宜添加水平为1.5mmol/L，无需额外添加Val或Ile；当发酵底物精粗比为60:40时，Val和Ile的适宜添加水平均为2.0mmol/L，无需额外添加Leu。对氨基酸组合效应的研究发现，当发酵底物精粗比为20:80，Val、Leu、Ile的最佳组合是0.67、2.00、1.33 mmol/L。当底物精粗比为40:60和60:40时，无需额外添加三种支链氨基酸。在体内条件下，以瘤胃发酵TVFA的产量和NDF降解率为参考指标，BCAA的最佳组合为：Val、Leu和Ile分别为0.67、2.00、1.33mmol/L。采用PCR-DGGE发现支链氨基酸对瘤胃细菌、真菌和原虫多样性有一定影响。通过细菌16S rDNA高通量测序和分析后累计发现21个门、29个纲、49个目、80个科、154个属和267个种。其中Bacteroidetes和Firmicutes是两个主要的门，约占丰度的92%~94%。饲喂组合3时，细菌的种类最多，多样性更丰富。添加不同支链氨基酸组合后，对Prevotella等属的瘤胃细菌相对丰度均无显著影响。饲喂组合3日粮时，Butyrivibrio属的相对丰度显著增加。通过对真菌ITS1基因高通量测序后累计发现5个门、20个纲、42个目、66个科、99个属和129个种。其中Basidiomycota是最主要的门，约占丰度的40%~51%。饲喂组合1时，Wallemia和Cladosporium属明显增加，Cryptococcus、Hannaella属明显降低。饲喂组合2时，Cladosporium属明显增加，Aspergillus、Piromyces属明显降低。饲喂组合3时，Caecomyces和Cladosporium属明显增加，Cryptococcus、Aspergillus属明显降低。