稳定同位素法研究瘤胃厌氧真菌和细菌互作对纤维物质的降解机理

反刍动物对粗饲料的利用，主要是通过瘤胃微生物的强效作用来完成的，其中瘤胃厌氧真菌和纤维降解细菌是纤维降解的主体微生物，但因瘤胃极其特殊的生态环境、微生物群体间复杂的相互关系、以及研究方法的限制等问题，使得瘤胃厌氧真菌和纤维降解细菌对纤维的降解机制以及它们在纤维降解中的贡献作用至今没有定论。因此，本课题组拟在前期体内群体研究的基础上，从个体（单株细菌、真菌）研究出发，将传统培养方法、分子生物学方法和同位素示踪技术相结合，通过菌株筛选、鉴定及纤维降解特性研究，选择2株瘤胃厌氧真菌和3株纤维降解细菌，以13C标记的纤维素和木质素作为菌株培养的发酵底物，通过不同的组合培养方式，精确追踪纤维降解的去路问题，更准确的来评价研究瘤胃厌氧真菌和细菌在纤维降解中的贡献及相互作用，为进一步了解它们在复杂瘤胃环境中所扮演的角色，充分发挥其在纤维降解中的潜力提供重要理论支持。

本课题在前期体内群体研究的基础上，从个体（单株细菌、真菌）研究出发，将传统培养方法、分子生物学方法和同位素示踪技术相结合，通过菌株筛选、鉴定及纤维降解特性研究，选择典型的纤维降解细菌和瘤胃厌氧真菌，以13C标记的纤维素作为菌株培养的发酵底物，通过不同的组合培养方式，精确追踪纤维降解的去路问题，更准确的来评价研究瘤胃厌氧真菌和细菌在纤维降解中的贡献及相互作用。.试验结果表明，本试验共分离纯化得到6株瘤胃纤维降解细菌3株厌氧真菌，经生理生化和分子生物学鉴定，细菌分别为拜氏梭菌、丁酸梭菌、粪肠球菌、白色瘤胃球菌，真菌分别为Neocallimastix属菌、Piromyces属菌和Cyllamyces属菌。经纤维降解特性的研究发现拜氏梭菌、粪肠球菌、白色瘤胃球菌、Neocallimastix属菌和Cyllamyces属菌纤维降解情况及生长状态较好。在混合培养体系中发现，拜氏梭菌分别与肠球菌、Neocallimastix属菌混合培养具有促进发酵的作用，而拜氏梭菌与Cyllamyces属菌混合培养无明显作用，拜氏梭菌与白色瘤胃球菌混合培养出现抑制发酵的现象。白色瘤胃球菌分别与肠球菌、Neocallimastix属菌、Cyllamyces属菌混合培养有抑制作用。肠球菌与Neocallimastix属菌混合培养有促进作用。Cyllamyces属菌分别与肠球菌、Neocallimastix属菌混合培养无明显的相互作用。进一步做序列培养后发现，拜氏梭菌促进了粪肠球菌生长，抑制白色瘤胃球菌生长，白色瘤胃球菌抑制了肠球菌的生长；纤维降解细菌与厌氧真菌混合培养的促进作用是厌氧真菌促进了纤维降解细菌；纤维降解细菌与厌氧真菌混合培养的抑制作用则是纤维降解细菌抑制了厌氧真菌，作用的原因表现在代谢产物与纤维结合位点方面。经过三种不同比例的碳源比较，精料与粗料比为3:7的组合其微生物产量、降解率、VFA和 NH3-N浓度等指标的结果较好，反应了此组合利于微生物的生长及对底物的发酵与利用。通过对底物纤维素添加13C同位素进行示踪可知，单一培养时纤维素的主要去路为菌体蛋白和VFA，但是在纤维素与淀粉为7:3时，气体中的碳比例有所增加。混合培养时，VFA中的13C丰度急剧减少，发酵气体的13C丰度值有所增大，表明碳源变化影响纤维降解后的碳的利用，机理有待进一步探究。