蔗糖和乳糖部分取代饲粮玉米对奶牛瘤胃菌群结构和代谢物组成的影响

摘要

本研究旨在从瘤胃微生物和代谢物的角度解析可溶性糖影响奶牛生产和乳脂合成的作用机制，为可溶性糖在奶牛生产中的应用提供理论依据。试验采用4×4拉丁方设计，将24头健康、泌乳量和体况相近的头胎泌乳前期中国荷斯坦奶牛随机分为4组，每组6头。试验共4期，每期21d，每期最后1d通过口腔采样法采集瘤胃液，利用16S rRNA基因高通量测序技术和LC-MS代谢组学技术研究用5%蔗糖、5%乳糖及2.5%蔗糖+2.5%乳糖混合糖取代饲粮（精粗比55:45）中的等量玉米对奶牛瘤胃菌群结构及代谢物组成的影响。试验得到以下结果： 1.基于16S rRNA基因高通量测序技术，本试验在饲喂蔗糖、乳糖及蔗乳糖混合物等量取代5%饲粮玉米的奶牛瘤胃样品中共获得18个门分类以及154个属分类的细菌。Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria在门分类水平下相对丰度最高，Prevotella_1在属分类水平下相对丰度最高。与对照组相比，在所有糖取代组中Spirochaetae的相对丰度均有升高的趋势（P=0.093），而Cyanobacteria和Elusimicrobia的相对丰度均有降低的趋势（P=0.052；P=0.097）。与对照组相比，5%蔗糖组显著增加了Prevotella_1的相对丰度（P<0.05），SR1_的相对丰度具有升高的趋势（P=0.077）。 2.基于LC-MS代谢组学技术，本试验在饲喂蔗糖、乳糖及蔗乳糖混合物等量取代5%饲粮玉米的奶牛瘤胃样品中共测得786个代谢物，经过差异筛选后得到22个代谢标志物（VIP>1.0；P<0.05）。这些代谢物主要包括氨基酸类、脂肪酸类、嘌呤嘧啶类和有机酸类等。与对照组相比，所有糖取代组奶牛瘤胃内的水杨酸丁酯、脱氧次黄苷、十二烷二酸、十五烷二酸、α-三烯生育酚、γ-三烯生育酚及维生素D6七种代谢物的含量极显著降低了（P<0.01）。与对照组相比，5%蔗糖组和5%乳糖组极显著降低了奶牛瘤胃内尿嘧啶、胸腺嘧啶、次黄苷、N-乙酰胞壁酸、十八烷二酸五种代谢物的含量（P<0.01），5%蔗糖组还显著降低了奶牛瘤胃内次黄嘌呤的含量（P<0.05）。 3.聚类分析表明蔗糖、乳糖及蔗乳糖混合物等量取代5%饲粮玉米对奶牛瘤胃菌群结构无显著影响（P>0.05），对照组与所有糖取代组的菌群结构存在交叉现象。但蔗糖、乳糖及蔗乳糖混合物等量取代5%饲粮玉米显著改变了奶牛瘤胃代谢物组成（P<0.05），所有糖取代组的代谢物组成与对照组的代谢物组成基本分开，而糖取代组间存在交叉现象。 4.蔗糖、乳糖及蔗乳糖混合物等量取代5%饲粮玉米影响22条瘤胃代谢通路，其中谷氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成，β-丙氨酸代谢，α-亚麻酸代谢及亚油酸代谢4条代谢通路受影响最为明显。 上述结果表明：用蔗糖、乳糖及其混合物等量取代5%饲粮玉米显著影响了奶牛瘤胃中的代谢物组成和部分细菌丰度，其中，蔗糖取代组的影响效果大于乳糖取代组和蔗乳糖混合取代组。

目录

声明

主要缩略词对照表

第一章 文献综述

1.1可溶性糖概述

1.2可溶性糖在奶牛生产中的应用研究

1.3.1可溶性糖对瘤胃微生物的影响研究

1.3.2可溶性糖对瘤胃代谢物组成的影响研究

1.4.1 瘤胃微生物区系的组成

1.4.2 影响瘤胃微生物区系的因素

1.4.3高通量测序技术在瘤胃微生物群落研究中的应用

1.5.1 代谢组学及其应用

1.5.2代谢组学的研究过程与研究方法

1.6 研究目的与意义

第二章 试验研究

2.1材料与方法

2.1.1 试验动物与试验设计

2.1.2样品采集

2.1.3指标分析与测定

2.1.4 数据处理与统计分析

2.2.1蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃菌群结构的影响

2.2.2蔗糖和乳糖部分取代玉米对瘤胃代谢物组成的影响

2.3 讨论

2.3.1蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃细菌多样性的影响

2.3.2蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃细菌门水平上的影响

2.3.3蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃细菌属水平上的影响

2.3.4蔗糖和乳糖取代玉米对瘤胃菌群结构影响不明显的原因分析

2.3.5蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃代谢物组成的影响

2.3.6蔗糖和乳糖部分取代玉米对奶牛瘤胃代谢通路的影响

第三章 结论及创新点

3.1 结论

3.2 创新点

3.3 有待进一步解决的问题

参考文献

致谢

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