反刍动物微生态

微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 二) 消化道生理特点
微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 三) 消化道微生态空间 反刍动物消化道的微生态空间, 瘤胃仍具代表性。瘤胃内的微生物主要分 布于瘤胃液中, 附着于进入瘤胃内的饲料颗粒上和瘤胃壁的上皮等部位。瘤胃 液内的细菌多具粘附结构, 主要为菌毛和糖须。糖须是一种多糖体脂蛋白, 可 使细菌固定, 形成微菌落, 并在上皮细胞表面粘附。许多细菌靠多糖纤维固定 于进入瘤胃的饲粒颗粒上。
乳酸菌
双歧杆菌
肠杆菌
胃肠菌群的构成及功能
三、细菌在幼龄反刍动物体内的定植
幼龄反刍动物体内细菌区系的建立受日粮及外界环境等多种因 素的影响。 哺乳期的最初阶段（ 3 周龄左右） ，犊牛瘤胃中多半为乳酸杆 菌和一定种类的蛋白水解菌，以后其他菌群逐步建立。 据调查，某些犊牛在1 周龄时瘤胃已存在一定数量的纤维素分解 菌，3 周龄与成年牛相似。表明瘤胃液是一些瘤胃细菌最好的增菌培 养基。有人研究在正常情况下，给犊牛喂奶至9 周龄，l0 周龄开始饲 喂苜蓿干草及谷物，l ～3 周龄瘤胃内占优势的菌和成年牛明显不同； 6 周龄时优势菌中已有许多是成年动物所具有的典型的细菌类群， 9 ～13 周龄分离到的菌，与饲喂相同日粮的成年牛相似。
哺乳动物偶蹄目的驼科、鹿科、 长颈鹿科和牛科的动物都有反刍胃， 故称反刍动物。
微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 二) 消化道生理特点 牛、羊采食粗料后, 先进行咀嚼, 混入大量碱性唾液, 初步嚼细润湿后, 形成 食团吞咽入瘤胃, 在瘤胃内浸泡。隔一定时间反刍时逆吐到口腔中, 再仔细反 复咀嚼, 将纤维素组织进一步撕裂、磨碎, 然后再吞咽入瘤胃内由微生物发酵 分解。 瘤胃以及与其紧密连接相通的网胃, 不断地进行周期性运动( 休息时平均 每分钟约l. 8 次, 采食时约2. 8 次, 反刍时约2. 3次) , 将瘤胃食糜充分搅拌, 有 利于微生物对饲料的充分利用。 进入瓣胃的物质来自网胃。瓣胃的主要功能, 是将食糜进一步消化, 并挤 出其中的一些液体, 随后, 被压榨的食糜及挤压出的液体( 部分被瓣胃吸收) 连 续不断地流入皱胃。 在皱胃内微生物的作用与对残余饲料的处理, 与单胃动物相似, 其微生态情 况相仿。
反刍动物微生态学
rumen
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微态空间及微生态组织
胃肠菌群构成及功能 瘤胃中的纤毛虫 瘤胃中的厌氧真菌 瘤胃微生态平衡与失调 微生态制剂的应用
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第一节、微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 一) 消化道结构特点 反刍动物消化道结构的主要特点是有复胃,也称反刍胃或多室胃，包括4个 相通的隔室,按食物运转次序，从前到后分别叫做瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃。 前3个胃室合称前胃,不分泌胃液，主要靠微生物的发酵作用消化饲料, 其中瘤 胃最大, 占复胃的85% ；第四个胃室即皱胃才有真正的胃腺,可分泌胃液,其消 化作用和单胃动物的相同。
微生态空间及微生态组织
一、微生态空间
( 三) 消化道微生态空间 瘤胃内细菌靠糖须附着于瘤胃复层上皮表面。 细菌对饲料颗粒的附着, 与其分解物质的特异性有关。例如能分解纤维素 的白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、产琥珀酸类杆菌附着于植物组织的细胞壁 上, 分解淀粉的嗜淀粉类杆菌附着于淀粉颗粒上。由于纤维素酶、淀粉酶等与 细菌的糖须结合在一起, 使酶不至于扩散而受损。附着于饲料颗粒上的细菌, 当基质被分解完毕时, 又进入瘤胃液中。 附着瘤胃壁的细菌, 除厌氧菌外, 兼性厌氧菌约为20% ～50% 。附着的兼 性厌氧菌, 不但能在有氧条件下生存, 而且可保护瘤胃壁和内容物中的严格厌 氧菌免受氧的危害。 葡萄球菌、微球菌、链球菌和乳酸菌等, 在牛犊哺乳期是瘤胃的优势菌, 当牛犊长大逐渐采食草后, 这些特有的菌系退缩至瘤胃壁, 变成附着于瘤胃上 皮的菌系。
嗜淀粉类杆菌
反刍新月单胞菌
牛链球菌
胃肠菌群构成及功能
一、瘤胃内细菌的种类、特性及功能
( 三) 蛋白分解细菌 瘤胃中分解蛋白质的细菌为每毫升109 个, 约占瘤胃微生物总数的38% 。 利用不同糖类作为能源的多种瘤胃细菌, 均具有分解蛋白质的能力。瘤胃中的 蛋白质被细菌蛋白酶水解, 主要形成肽及氨基酸。细菌蛋白酶主要存在于细菌 细胞内或连接于细胞表面。参与分解蛋白质的细菌主要有: 丁酸弧菌属、琥珀 酸弧菌属( Succinovibri) 、反刍新月单胞菌及其变种、普通类杆菌 ( Bacteroides vulgatus) 、展开消化链球菌( Peptostreptococcus evolutus) 以及螺旋体属( Borrelia ) 等。
琥珀酸弧菌属
普通类杆菌
螺旋体属
胃肠菌群构成及功能
一、瘤胃内细菌的种类、特性及功能
( 四) 氨基酸分解菌 瘤胃细菌通过脱氨基和脱羧基作用对大多数氨基酸进行分解, 分解的主要 终产物为二氧化碳、氨和挥发性脂肪酸, 亦即乙酸、丙酸、丁酸和正戊酸。 分解氨基酸的细菌主要有: 瘤胃类杆菌、反刍新月单胞菌、溶纤维丁酸弧 菌、牛链球菌、埃氏消化链球菌、嗜淀粉类杆菌。 细菌对氨基酸的分解有着明显的特异性。瘤胃细菌由氨基酸或蛋白质水解 产物产生氨，通常情况下, 在成年瘤胃中占优势的细菌中间, 仅少数种别与之 有关, 以瘤胃类杆菌最为活跃, 其他如新月单胞菌和丁酸弧菌属的某些菌株亦 较活跃。研究证实, 混合瘤胃微生物对不同氨基酸的脱氨基速度有一定差异。
优点：可以排除宿主机体的影响; 缺点：与瘤胃内微生物的代谢活动相比, 存在一定差异, 并且在这样的培养中, 几乎将原虫群体完全排除在外。
微生态空间及微生态组织
三、研究瘤胃微生态学的方法
( 二) 体内试验 1 . 人造瘤胃利用玻璃或不锈钢制成的特殊容器, 并以瘘管与瘤胃相接, 研 究瘤胃微生物的发酵作用。也有将本法列为体外试验的。 2 . 尼龙小袋法将试验的粗饲料置于尼龙小袋中, 通过接管注入瘤胃内, 经 过一定时间取出小袋进行分析研究。 3. 悉生动物试验使用这一方法, 可将纯培养或按一定比例混合的瘤胃细菌、 厌氧真菌, 以及原虫注入悉生动物瘤胃内, 研究这些微生物的作用, 测定反刍动 物对一些生物活性物质和生长因素的需求等。这是近年来研究中使用较多的 一种方法。研究所得的数据较为可靠, 但所需费用较高。
瘤胃微生物 发酵产生 挥发性脂肪酸
菌体蛋白
微生态空间及微生态组织
三、研究瘤胃微生态学的方法
( 一) 体外试验 连续发酵法为常用的方法之一。利用这一方法可以部分模仿瘤胃所进行 的过程, 研究在不同条件下对代谢过程的影响等。 为了保证观察的准确性, 要保持培养液中一定水平的pH 值、营养物质浓 度和氧化- 还原电位等。因此, 必须经常加入营养物质和排除最终代谢产物。
微生态空间及微生态组织
二、胃肠微生态系
( 一) 瘤胃内正常微生物群的种类及特性 瘤胃内正常微生物种类很多, 主要为细菌、纤毛虫和厌氧真菌。微生物的 体积约占瘤胃液的5% , 其中细菌、纤毛虫( 含厌氧真菌) 各占将近50% 。此外, 还有各种酵母、螺旋体、放线菌等亦参与分解饲料以及重要有机化合物合成 过程, 但这些微生物的数量很少。 瘤胃微生物都是异养型, 大多数需在厌氧条件下才能生存。另外, 瘤胃中 的噬菌体, 也是瘤胃微生物活动过程中不可分割的组成部分。瘤胃中微生物区 系、数量受动物种类、年龄、饲养条件等多种因素的影响。
第二节、胃肠菌群构成及功能
一、瘤胃内细菌的种类、特性及功能
( 一) 纤维素分解菌 纤维素发酵是瘤胃内细菌的一个重要功能。这类细菌能产生纤维素酶, 由 于纤维素酶等的作用，纤维素可一直被分解到葡萄糖为止，有时在分解过程 中会积累纤维二糖。参与纤维素分解的细菌主要有: 产琥珀酸类杆菌 ( Bacteroides succinogen’es) 、黄色瘤胃球菌( Ruminococcusflavefaciens) 、 白色瘤胃球菌( R. albus) 、小瘤胃杆菌( R. parvum) 、溶纤维运动杆菌 ( Cilloba cterium cellulosslvens) 、溶纤梭菌( Ctostyidium cellutosolvens) 。
纤毛虫
鞭毛虫
瘤胃中的纤毛虫
一、纤毛虫的分类和主要形态特征
瘤胃中常见的纤毛虫主要有两大类——全毛虫目和贫毛 虫目。 （一）全毛虫目
主要的科为均毛虫科，瘤胃中有三个属：① 均毛虫属；②密毛 虫属；③布契利氏属，在瘤胃中较少见。这三个属的数量仅为瘤胃 纤毛虫的1% ～5% 。 全毛虫的纤毛虫全身均匀覆盖纤毛，运动速度较贫毛虫快。虫 体长度为80 ～160μm。均毛虫属个体较大，密毛虫属的个体较小。 采用新鲜的瘤胃内容物，能在光镜下见其形态。这类纤毛虫在有氧 环境中存活的时间比其他种类长，而在幼龄反刍动物体内最先建立 该虫区系。
产琥珀酸类杆菌
黄色瘤胃球菌
小瘤胃杆菌
胃肠菌群构成及功能
一、瘤胃内细菌的种类、特性及功能
( 二) 淀粉分解菌 许多纤维素分解菌也具有分解淀粉的能力。分解淀粉的细菌主要有: 嗜淀 粉类杆菌( Bacteroides amylophilus) 、反刍新月单胞菌( Selenomonas ruminantium) 、溶淀粉琥珀酸单胞菌( Succinimonas amylolytica) 、牛链球菌 ( Streptococcus bovis) 等。如喂淀粉含量高的日粮时, 瘤胃内淀粉分解菌的比 例便较大。淀粉的水解也是瘤胃微生物重要功能之一, 主要通过产生的α和β淀 粉酶来完成。水解的最终产物主要为麦芽糖、葡萄糖等。
胃肠菌群构成及功能
二、肠道内细菌的种类、特征及功能
反刍动物肠道微生态系, 以及细菌的种类、特性、功能, 同杂食动物相似。 肠道中的细菌可以合成B 族维生素和胡萝卜素。肠道内还存在乳酸菌、双歧杆 菌和肠杆菌。 乳酸菌具有广谱抗菌作用, 常见的有: 乳酸链球菌、嗜酸乳杆菌 、保加利 亚乳杆菌等 。它们可抑制多种病原菌, 如肺炎球菌、沙门氏菌、结核杆菌、葡 萄球菌等。乳酸菌产生抑菌作用, 主要因其代谢产物中含有抑菌物质。 双歧杆菌除能合成B 族维生素外, 还产生抗菌物质。其抗菌活性与形成的 酸和抗菌物质有关。双歧杆菌对病原菌的抑菌活性与乳杆菌相似。此外，双 歧杆菌还可改善肠蠕动, 促进钙、维生素D 和铁的吸收。 肠杆菌是肠道正常微生物群的代表之一， 具有极为广谱的抑菌作用。