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项目文章 | 天昊扩增子绝对定量测序专利技术在青贮饲料发酵领域新成果

发稿时间:2023-06-15来源:新澳门京葡

近期,来自郑州大学农业科学学院王雁萍教授课题组的科研人员,与河南省农业科学院畜牧兽医研究所合作,在国际发酵领域知名期刊《Fermentation(IF= 5.123)上发表研究论文。该研究利用天昊微生物Accu16S®绝对定量测序专利技术评估了植物乳杆菌(ZZU203)、产纤维素酶甲基营养芽孢杆菌(CB)及其组合(ZZU203_CB)对青贮10天和60天后苜蓿发酵参数的影响。结果发现,ZZU203ZZU203CB的组合可作为潜在的青贮添加剂,提高紫花苜蓿的青贮品质。

英文题目:The Effect of Lactiplantibacillus plantarum ZZU203, Cellulase-Producing Bacillus methylotrophicus, and Their Combinations on Alfalfa Silage Quality and Bacterial Community

中文题目:植物乳杆菌ZZU203、产纤维素酶甲基营养芽孢杆菌及其组合对苜蓿青贮品质和细菌群落的影响


青贮是畜牧业作物贮存的重要技术。青贮饲料作为全球反刍动物饲料中粗饲料的主要来源,其发酵质量直接影响反刍动物的生长和生产。苜蓿是一种极好的饲料,在苜蓿青贮之前通常使用发酵添加剂来提高纤维降解,实现乳酸型发酵。然而,商业添加剂如纤维素酶的使用增加了青贮成本,而且酶的不稳定性也限制了其在青贮饲料中的应用。

青贮饲料中使用的细菌添加剂被称为接种剂,主要包括乳酸菌(LAB)等,它们主要负责青贮饲料的保存,因此研究最广泛。然而,在青贮发酵过程中的一些细菌的动态变化和潜在作用很少被报道。

青贮饲料的发酵过程非常复杂,涉及微生物菌群,如LAB、腐败菌、酵母菌、霉菌和芽孢杆菌等。微生物群落的组成可直接影响青贮饲料质量,并进一步影响反刍动物的瘤胃微生物群。在过去的十年中,高通量测序极大地扩展了我们对苜蓿细菌群落的理解。该方法对于确定样品中不同微生物群的相对丰度很有价值,但它无法准确提供不同样品之间目标微生物绝对丰度差异的信息。最近,本课题组开始使用天昊绝对定量测序方法来解决该问题带来的挑战。本研究的主要目的是评估LAB、产纤维素酶芽孢杆菌及其组合对苜蓿青贮饲料发酵参数、糖谱、木质纤维素降解和细菌群落的影响。

苜蓿用切割机切成小块。青贮前,切碎的苜蓿用以下方法处理:(1)不含接种剂(CK组);(2)添加植物乳杆菌(ZZU203组);(3)添加甲基营养芽孢杆菌(CB组);(4)添加ZZU20和CB(ZZU203_CB组)。之后用真空袋中室温(10°C)下贮存10和60天。随后对其发酵参数和化学成分进行分析,包括pH值、氨氮含量(NH3-N)、有机酸含量(乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA))、水溶性碳水化合物(WSC)、中性纤维(NDF)和酸性纤维(ADF)浓度、碳水化合物(葡萄糖、果糖、半乳糖和鼠李糖)含量。将新鲜或青贮样品(10 g)用90 mL无菌磷酸盐缓冲液以180 rpm振荡1小时。将溶液过滤通过四层医用纱布,滤液低温离心后收集沉淀,用于DNA提取。之后利用天昊Accu16S®绝对定量测序方法(V3-V4),对新鲜或青贮样品的细菌群落进行了分析。

青贮前苜蓿的化学特性分析发现,NDF和ADF含量均在正常范围。在苜蓿青贮过程中,原料中WSC的含量是影响青贮饲料发酵品质的重要因素。本研究表明,WSC含量(76.11g/kg 干物质(DM))符合要求。葡萄糖、果糖、半乳糖和鼠李糖的初始含量分别为9144.42 mg/kg DM、14,019.40 mg/kg DM、1152.59 mg/kg DM和69.70 mg/kg DM。可以看出,葡萄糖和果糖在WSC中占很大比例。青贮60 d后的发酵参数结果显示,接种剂(T)处理×青贮(D)的相互作用对所有发酵参数均有显著影响。青贮发酵的第一阶段是有氧呼吸期。时间越长,营养损失就越大。因此,在制作青贮饲料时,必须尽可能缩短有氧呼吸期。此外,迅速增加LA的含量,迅速降低pH值(