半原虫绵羊瘤胃微生物群落消化酶与代谢酶的活性和宏转录组研究

It has being convinced that when the amount of rumen protozoon is about 50% of the natural status, the feed intake of sheep is higher. At the time, in sheep rumen the amount of protozoon is decreased and the amounts of bacteria and fungi are increased. The sheep or ruminant characterized with such a rumen microbiocoenosis is called as "semiprotozoon ruminant". It is conjectured that the digestibility of rumen microbes of semiprotozoon ruminant be higher than that of usual animal, but there is almost no study on it. By the methods of the assay of enzyme activities, this project is gonging to study the ruminal metabolism, digestive and metabolic enzyme activities of semiprotozoon sheep. Among them, the digestive enzymes include microcrystalline cellulase, carboxymethyl cellulase, cellobiase, xylanase, pectinase, proteinase, deaminase and amylase. Additional, absorption of nutrients such as organic matter, amino acids will be also studied by using duodenum and ileum fistula fixed sheep. By this research there will be more understanding on the activity and production of the digestive enzyme of rumen microbe under the semiprotozoon status, being a basis for the mature of semiprotozoon theory and its potential application.

本实验室已有工作表明，当瘤胃内原虫数量约为天然状态的50%时，可以提高绵羊的自由采食量，此时绵羊瘤胃内原虫数量减少、细菌和真菌总数增加，而具有这种瘤胃微生物群落特征的绵羊暂称为"半原虫绵羊"。推测半原虫动物瘤胃微生物的消化能力会较一般动物增强，但目前相关研究较少。本课题拟由口服气溶胶OT制备的半原虫绵羊，采集瘤胃液，研究半原虫动物的瘤胃消化代谢特点；利用瘤胃液酶活性测定方法，研究瘤胃微生物群落消化酶活性变化，其中消化酶包括微晶纤维素酶、羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶、木聚糖酶、果胶酶、蛋白分解酶、脱氨酶和淀粉酶等；应用十二指肠和回肠瘘管技术，研究半原虫绵羊小肠营养物质如有机物、氨基酸等的吸收，以期对半原虫状态下瘤胃微生物群落消化酶活性变化，及对小肠营养物质吸收量的影响，有初步的了解，从而为"半原虫动物"理论的成熟和应用，提供研究基础。

本项目利用气溶胶OT制备半原虫动物（绵羊）模型，以研究半原虫绵羊的营养消化及代谢特点。结果发现在粗料型日粮条件下（玉米秸秆占67%），半原虫绵羊干物质自由采食量增加30%，前胃的消化能力提高，前胃干物质、有机物、粗蛋白、纤维素、半纤维素的消化量均增加22%以上。到达小肠的营养物质量显著增加，其中干物质、有机物、粗蛋白、微生物蛋白和过瘤胃蛋白分别增加18.0%、15.6%、27.8%、34.3%和21.6%，总氨基酸、赖氨酸、蛋氨酸分别增加18.3%、12.2%和10.6%。小肠营养物质消化吸收量显著增加，其中干物质、有机物、粗蛋白分别增加63.7%、61.9%和41.7%，总氨基酸、赖氨酸、蛋氨酸分别增加21.6%、17.9%和40.5%。在本试验精料型日粮条件下（玉米秸秆占30%），半原虫绵羊自由采食量增加23.6%，前胃的消化性能提高，前胃干物质、有机物和粗蛋白的消化量分别增加17.3%、16.3%和19.1%。到达十二指肠的干物质、有机物、粗蛋白、微生物蛋白、过瘤胃蛋白、总氨基酸、赖氨酸和蛋氨酸分别增加8.9%、8.7%、21.4%、29.3%、13.1%、45.6%、62.6%和40.8%。小肠消化吸收的干物质、有机物、粗蛋白、总氨基酸、赖氨酸和蛋氨酸分别增加28.6%、29.8%、28.7%、37.6%、56.9%和28.6%。口服气溶胶OT制备的半原虫模型可改善绵羊的营养供应。对消化酶活性进行研究后发现，口服气溶胶OT制备的半原虫模型绵羊的消化酶活性中内切酶分别在饲喂后0h、1.5h、3h、5h、7h、10h中酶活最大增加了21.14%(P＜0.05)，外切酶最大增加了22.73%(P＜0.05)，纤维二糖酶最大增加了44.67%(P＜0.05)。由此可以看出，口服气溶胶OT可制备半原虫绵羊模型，无论在精料条件下还是粗料条件下，均可增加营养物质的采食量和消化吸收量，这可能与瘤胃微生物消化酶活力提高有关。