放牧蒙古羊瘤胃微生物群落结构及其与环境变化的关系研究

The ruminal microorganism is the most complex and important in nature, it is a frontier topic in animal nutrition that resolving the relationship between the structure and function.Especially the grazing Mongolia sheep lived in the North under harsh conditions in long time,the rumen microflora was important on sheep health and nutritional. Aims at grazing sheep in different season grassland, the project determine its grazing grassland biomass ,nutritive value of pasture and survival environment records of grazing sheep; Then using DGGE technique , analysis the dynamic change of rumen microorganism polymorphism and major microbe populations of sheep grazing in different season grassland. At the same time we adopted the 454 pyrosequencing technology to fine investigate the microbial community structure of Mongolia sheep under different environment, pasture and age. Combined on the rumen microbial community structure differences of mongolian sheep in different conditions using biological information,we screened dominant bacteria of grazing Mongolia sheep. Finally, we study the annual variation of bacterial community structure in the grazing Mongolia sheep, the real-time PCR methods were employed.The researches on microbial community structure and special bacteria in grazing Mongolia sheep helped people to better understand the relationship between environmental changes and microorganisms. It can also lay foundation for rumen regulation and precision supplementary feeding of grazing animal.

反刍动物瘤胃菌群是自然界最为复杂和最为重要的微生物群落类型之一，解析其结构和功能的关系是动物营养学的前沿课题。放牧蒙古羊长期生活在北方恶劣条件下，瘤胃菌群对其健康和营养意义重大。本项目拟以不同季节天然草原放牧蒙古羊为研究对象，测定其采食草原的生物量和牧草营养价值，记录其生存环境状况；在此基础上利用DGGE 技术对不同季节草原放牧蒙古绵羊瘤胃微生物群落结构进行动态监测，然后选择特定的几个时间点，同时利用新一代454高通量测序技术精细的研究不同环境、饲料和年龄条件下蒙古羊微生物群落结构的变化，利用生物信息学综合分析对比上述不同条件下蒙古羊瘤胃微生物菌群结构的特征性差异，筛选放牧蒙古羊瘤胃优势菌群和代表菌；最后利用定量PCR方法研究放牧蒙古羊优势菌的周年变化。本项研究有助于了解瘤胃微生物和环境变化间的关系并全面认识放牧蒙古羊瘤胃生态系统；也为深入开展放牧蒙古羊瘤胃调控及精细补饲技术研究奠定基础。

反刍动物瘤胃菌群是自然界最为复杂和最为重要的微生物群落类型之一，解析其结构和功能的关系是动物营养学的前沿课题。放牧蒙古羊长期生活在北方恶劣条件下，瘤胃菌群对其健康和营养意义重大。本项目以不同季节天然草原放牧蒙古羊为研究对象，利用DGGE 技术对瘤胃微生物群落结构进行动态监测，同时利用高通量测序技术精细的研究不同环境、饲料和年龄条件下蒙古羊微生物群落结构的变化，利用生物信息学综合分析对比上述瘤胃微生物菌群结构的特征性差异，筛选放牧蒙古羊瘤胃优势菌群和代表菌；最后利用定量PCR方法研究营养对绵羊瘤胃微生物的影响。结果表明：放牧绵羊瘤胃细菌多样性从8月份牧草旺盛期到下一年1月的枯草期，多样性是逐渐下降的，从4月份开始，瘤胃微生物的多样性有逐渐升高。放牧母羊瘤胃微生物在8月份多样性最高，而且以厚壁菌门细菌为主。不同月龄羔羊瘤胃细菌多样性的变化趋势是一致的，随着羔羊的生长，Evenness、ShannonIndex以及Richness指数均逐渐下降。在放牧绵羊的瘤胃中，厚壁菌门为优势细菌，平均占49.4%，其次为拟杆菌门，占41.3%，同时Candidatus saccharibacteia，Tenericutes，and Proteobacteria也是放牧羊瘤胃中的重要菌群。饲喂不同营养后，绵羊瘤胃中主要细菌均显著增加（P<0.5），其日动态变化规律一致，饲喂后各细菌数逐渐降低，到采食2h达到最低值，此后逐渐上升，在采食8h左右达到最高值，然后又恢复到采食前水平。原虫数在采食后缓慢升高，4h后达到最高，之后又逐渐下降。实验组原虫浓度显著高于对照组（P<0.05）。蒙古羊瘤胃液pH均维持在正常范围内， 实验组和对照组差异不显著（P >0. 05) ；但绵羊在采食前0小时，pH值最高，采食后的2-4小时pH逐渐降低，并在4小时达到最低值， 8小时又开始升高。实验组瘤胃液NH3-N浓度、瘤胃MCP产量显著高于对照组（P < 0. 05)，采食后2、4 h瘤胃NH3-N浓度和MCP产量分别达到最高。本项研究有助于了解瘤胃微生物和环境变化间的关系并全面认识放牧蒙古羊瘤胃生态系统；也为深入开展放牧蒙古羊瘤胃调控及精细补饲技术研究奠定基础。