发酵菌糠替代白酒糟对育肥牛瘤胃发酵参数、微生物菌群结构和功能的影响

摘要

本试验旨在研究发酵菌糠替代白酒糟对育肥牛瘤胃发酵参数、微生物菌群结构和功能的影响。选取18月龄、体重[(350±30)kg]接近和健康状况良好的育肥牛(西门塔尔牛×本地黄牛)24头,随机分为3组,每组8头。对照组粗饲料以白酒糟、稻草和全株玉米青贮组成,记为白酒糟组(DG组),试验Ⅰ和Ⅱ组分别用发酵菌糠替代对照组50%和100%白酒糟(干物质基础),分别记为白酒糟-发酵菌糠组(DG-FSMS组)和发酵菌糠组(FSMS组)。预试期14 d,正试期60 d,于正试期第60天晨饲前采集各组瘤胃液,提取总DNA后采用16S rRNA通用引物扩增,并用Illumina HiSeq平台测序。结果表明:1)3组育肥牛瘤胃挥发性脂肪酸(VFA)和氨态氮(NH 3-N)含量均无显著差异(P>0.05)。2)共获得有效序列1629727条,聚类后得217个操作分类单元(OTU),3组间的共享OTU有215个。3)微生物组成分析发现,在门水平上,3组优势菌门均为拟杆菌门和厚壁菌门,其中DG-FSMS组TM7相对丰度显著低于FSMS组(P<0.05);在属水平上,3组优势菌属均为普雷沃氏菌属,DG组瘤胃球菌属相对丰度显著高于DG-FSMS和FSMS组(P<0.05)。DG组假丁酸弧菌属相对丰度显著低于DG-FSMS组(P<0.05)。DG组脱硫弧菌属相对丰度极显著高于DG-FSMS组(P<0.01),FSMS组显著高于DG-FSMS组(P<0.05)。4)多样性分析发现,3组间微生物α多样性指数差异不显著(P>0.05),β多样性仅DG组和DG-FSMS组主成分2(13.48%)差异显著(P<0.05)。5)通过重建未观测状态(PICRUSt)分析发现,在第2层级中有4条代谢通路相关功能基因丰度有显著差异(P<0.05),发酵菌糠替代白酒糟降低了脂类代谢和遗传信息处理代谢通路相关功能基因丰度,提高了其他次生代谢产物的生物合成和其他氨基酸代谢通路相关功能基因丰度。在第3层级中发现3组共有24条代谢通路相关功能基因丰度有显著差异(P<0.05),发酵菌糠替代白酒糟主要降低了脂肪酸合成、脂肪酸代谢、糖酵解和糖质新生、丙酮酸代谢、丙酸酯代谢、丁酸酯代谢、苯甲酸酯降解、磷酸戊糖途径、氨酰基-tRNA生物合成、蛋白质翻译代谢通路、赖氨酸降解、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、氯烷和氯烯降解、四环素生物合成和RNA聚合酶相关功能基因丰度,同时提高了氨基糖和核苷酸糖代谢、光合作用蛋白、光合作用、硫代谢、氰氨基酸代谢、鞘脂代谢、苯丙烷生物合成、硒化合物代谢和其他离子耦合转运蛋白代谢通路相关功能基因丰度。综上所述,饲喂发酵菌糠替代白酒糟饲粮对育肥牛瘤胃发酵参数、菌群多样性、优势菌门和菌属相对丰度均无不良影响,仅影响部分代谢通路相关功能基因和非优势菌属相对丰度;本研究用发酵菌糠替代50%白酒糟饲喂育肥牛对瘤胃微生物菌群结构影响更小,建议生产中发酵菌糠替代50%白酒糟效果更佳。