动物肠道菌群结构分析方法进展

家禽肠道微生物菌群多样性的研究进展蔡中梅;杨海明;谢燕娟;巨晓军【摘要】家禽肠道菌群的变化受多种因素的影响，如饲粮成分、日龄、益生菌、宿主等。

本文就家禽肠道微生物菌群组成及其多样性的影响因素作一综述。

%The changes of intestinal microflora of poultry is influenced by many factors,such as diet composition, age,probiotics,individual etc.The poultry intestinal microflora composition and factors influencing its diversity were re-viewed in this article.【期刊名称】《中国饲料》【年(卷),期】2014(000)015【总页数】4页(P11-13,20)【关键词】家禽;肠道微生物;饲粮;日龄;益生菌【作者】蔡中梅;杨海明;谢燕娟;巨晓军【作者单位】扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009;扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009;扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州225009;扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009【正文语种】中文【中图分类】S816.3动物消化道存在着数目庞大、相对稳定的微生物群落。

菌群的多样性能够保证肠道微生物区系平衡。

胃中因有胃酸使微生物数量较少，十二指肠、空肠、回肠微生物数量相对较多，结肠、盲肠中微生物数量最多。

微生物群落能够维持胃肠道环境相对稳定，促进营养物质消化吸收。

本文就家禽肠道微生物菌群组成及其多样性的影响因素作一综述。

1 家禽肠道微生物菌群组成家禽肠道菌群的建立具有明显的特点。

刚出壳的雏鸡其肠道内无细菌，通过空气、饮用水和饲料等途径从外界环境中带入细菌。

其中一部分细菌在肠道中定居，经过生长繁殖成为正常菌群，这种菌群在消化道中密度很高，占消化道细菌的绝大部分，主要由专性厌氧菌组成；一部分菌群暂时在动物肠道内生存，这部分细菌在消化道中的密度很低，主要由外籍菌群和环境菌群构成，以需氧和兼性厌氧菌为主；还有一部分细菌不能适应肠道环境或动物体不需要，则随粪便排出体外。

养殖对虾肠道微生物多样性研究进展与应用随着对虾养殖业的快速发展，对虾肠道微生物多样性的研究也越来越受到关注。

肠道微生物是指生活在动物肠道内的微生物群落，其中包括细菌、真菌、病毒等。

它们与宿主之间存在着复杂的相互关系，对宿主的健康和养殖效益有着重要影响。

本文将介绍养殖对虾肠道微生物多样性的研究进展及其在养殖实践中的应用。

对虾肠道微生物的多样性研究已经取得了显著的进展。

通过高通量测序技术，可以对对虾肠道微生物的组成、结构和功能进行全面的研究。

研究发现，对虾肠道微生物群落的组成受到多种因素的影响，包括饲料成分、环境因素、养殖方式等。

同时，不同养殖环境和饲料对虾肠道微生物群落的组成和功能有着显著的影响。

对虾肠道微生物多样性研究的应用主要体现在以下几个方面。

首先，通过了解对虾肠道微生物的多样性，可以为养殖业提供科学依据。

养殖对虾时，不同微生物的组成和功能会影响对虾的消化吸收、免疫力以及抗病能力等方面。

因此，了解对虾肠道微生物的多样性可以为养殖业提供合理的饲喂策略和疾病防控措施。

其次，对虾肠道微生物多样性的研究还可以为疾病的早期预警和诊断提供参考依据。

某些病原微生物在感染对虾之前会在肠道内繁殖，通过监测对虾肠道微生物的变化可以及早发现病害。

同时，通过比较健康对虾与患病对虾的肠道微生物组成差异，可以为疾病的诊断提供依据，进而采取相应的治疗措施。

此外，对虾肠道微生物多样性研究还可以为肠道菌种的选育和应用提供支持。

肠道微生物对宿主的影响主要通过代谢产物进行，而不同菌种的代谢能力存在差异。

通过对肠道微生物多样性的研究，可以发掘到具有益生作用或抗病能力的菌种，并应用于对虾养殖中，以改善对虾的健康状况和增加对虾产品的附加值。

然而，养殖对虾肠道微生物多样性研究中也存在一些问题和挑战。

首先，肠道微生物的高通量测序技术需要一定的经验和专业知识，对虾养殖人员在实际操作中可能存在困难。

其次，肠道微生物多样性的研究还需要与其他因素相结合，如饲料组分、养殖环境等，才能全面了解微生物对对虾的影响。

《基于高通量测序技术分析两肾一夹高血压大鼠肠道菌群的结构特征》一、引言近年来，随着对生物医学的深入研究，肠道菌群与疾病之间的关系逐渐成为研究热点。

高血压作为一种常见的慢性疾病，其发病机制与肠道菌群的关系也逐渐受到关注。

两肾一夹高血压大鼠模型作为一种常用的高血压研究模型，其肠道菌群结构特征的研究对于揭示高血压的发病机制具有重要意义。

本文基于高通量测序技术，对两肾一夹高血压大鼠的肠道菌群结构特征进行了深入研究。

二、材料与方法2.1 实验动物本实验选用两肾一夹高血压大鼠模型作为研究对象，同时设置正常对照组。

2.2 样品采集与处理对实验大鼠进行肠道菌群样本采集，采用无菌操作法收集大鼠肠道内容物，并进行适当处理以备后续实验。

2.3 高通量测序技术采用高通量测序技术对肠道菌群样本进行测序，获取各样本的菌群组成及丰度信息。

三、实验结果3.1 肠道菌群组成分析通过高通量测序技术，我们得到了各样本的菌群组成信息。

两肾一夹高血压大鼠的肠道菌群组成与正常对照组存在明显差异。

其中，厚壁菌门、拟杆菌门等菌群在两组间存在显著差异。

此外，我们还发现了一些与高血压相关的潜在致病菌在高血压组大鼠肠道中丰度较高。

3.2 肠道菌群结构特征分析通过对比两组大鼠的肠道菌群结构，我们发现高血压组大鼠的肠道菌群结构更加复杂，菌群多样性降低，优势菌群更加明显。

这表明高血压可能改变了大鼠肠道菌群的组成和结构。

3.3 肠道菌群与高血压的关系通过进一步分析，我们发现某些特定菌群的丰度与高血压的发生和发展存在一定的相关性。

这些潜在致病菌可能通过影响大鼠的免疫系统、代谢等途径，参与高血压的发病过程。

四、讨论本研究通过高通量测序技术，对两肾一夹高血压大鼠的肠道菌群结构特征进行了深入研究。

结果显示，高血压大鼠的肠道菌群组成和结构与正常大鼠存在明显差异，且某些潜在致病菌的丰度与高血压的发生和发展存在相关性。

这表明肠道菌群可能与高血压的发病机制密切相关。

进一步的研究表明，肠道菌群可能通过影响大鼠的免疫系统、代谢等途径，参与高血压的发病过程。

DOI：10.16174/j.issn.1673-4645.2023.03.012收稿日期：2023-05-04作者简介：王早一（2002-），女，汉族，湖北荆门人，本科在读，研究方向为微生物学猪肠道微生物影响因素的研究进展王早一(湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙410128)摘要:猪的肠道微生物对猪的生长发育、体内平衡以及营养消化等方面具有重要意义。

同时,各种肠道微生物又受到不同因素作用的调控,影响猪体内的代谢调节。

随着生态环境的改变和各类动物疾病的频发,近年来,猪肠道微生物的研究日益增多,最初对肠道微生物的研究仅对其进行简单的分析和辨别,对其功能却不甚了解,也难以根据各种外界或内部变化做出假设和概括,主要原因在于肠道微生物的组成复杂且影响因素众多。

本文主要综述了猪的不同日龄、不同饲料配方、不同品种和不同肠道部位等因素对猪肠道微生物的影响,为预防疾病、促进猪生长发育及改善猪肠道微生物的生长环境等提供参考。

关键词:猪;肠道微生物;影响因素;研究进展中图分类号:S828;S816.4文献标识码:A文章编号:1673-4645(2023)03-0064-04开放科学(资源服务)标识码(OSID ),扫一扫,了解文章更多内容猪的肠道内含有众多微生物，包括古细菌、真菌、细菌、原生动物菌等，它们在维持猪肠道稳定和提供相应保护屏障方面发挥着重要作用。

微生物的数量对猪的消化、代谢和免疫功能产生影响。

其中，细菌、古细菌和真核微生物是3种主要微生物类型，在这些微生物中，数量最多的是乳酸菌等厌氧菌，约占99%以上，而需氧菌和兼性厌氧菌只占1%左右，主要是厌氧细菌。

动物消化道微生物菌群组成存在区域性差异，多样性和密度随着消化道从胃到后肠逐渐增加。

猪肠道中微生物的丰富度最高，特别是在盲肠内微生物种类和含量最为丰富，大约由400～500种微生物组成，微生物数量可以达到1012～1013CFU/克。

肠道微生物与猪的健康关系密切，因此，对肠道微生物的研究更有利于找到饲喂过程中出现的肠道疾病原因，但无法利用传统方法分离获取的肠道微生物高达80%。

《基于高通量测序技术分析两肾一夹高血压大鼠肠道菌群的结构特征》一、引言近年来，高血压疾病的发病率逐年上升，成为全球性的健康问题。

两肾一夹（2K1C）高血压大鼠模型被广泛用于高血压病的研究。

然而，高血压的发生除了与遗传、环境等因素有关外，肠道菌群也扮演着重要角色。

肠道菌群的结构和功能与宿主健康密切相关，因此，研究两肾一夹高血压大鼠肠道菌群的结构特征具有重要意义。

本文采用高通量测序技术，对两肾一夹高血压大鼠肠道菌群进行分析，以期为高血压病的发病机制及治疗提供新的思路。

二、材料与方法1. 实验动物选用两肾一夹高血压大鼠模型作为研究对象，同时设置正常对照组。

2. 样品采集对两组大鼠进行肠道内容物收集，分别取其结肠部位样品进行后续分析。

3. 高通量测序技术采用高通量测序技术对肠道菌群进行测序，分析各样本的菌群组成及多样性。

三、结果与分析1. 肠道菌群组成通过高通量测序，我们发现两肾一夹高血压大鼠肠道菌群与正常对照组存在显著差异。

在门水平上，两组大鼠肠道菌群主要以厚壁菌门、拟杆菌门为主，但两肾一夹高血压大鼠的菌群组成中，某些特定菌种的比例发生了明显变化。

2. 肠道菌群多样性分析结果显示，两肾一夹高血压大鼠肠道菌群多样性较正常对照组低，表明高血压大鼠肠道菌群结构发生了变化。

3. 关键菌种分析进一步分析发现，两肾一夹高血压大鼠肠道中某些与炎症、代谢等相关的关键菌种丰度发生了改变。

这些关键菌种的改变可能与高血压的发生、发展密切相关。

四、讨论本研究表明，两肾一夹高血压大鼠肠道菌群结构与正常对照组存在显著差异。

这表明肠道菌群可能在高血压的发病过程中发挥了重要作用。

关键菌种的改变可能影响了机体的代谢、免疫等过程，从而促进了高血压的发生。

此外，肠道菌群多样性的降低也可能导致机体对外部环境的适应能力下降，从而加剧了高血压的病情。

五、结论本文通过高通量测序技术分析了两肾一夹高血压大鼠肠道菌群的结构特征，发现高血压大鼠肠道菌群组成和多样性均发生了显著变化。

猪场兽医VETERINARY仔猪肠道菌群属水平分析章啸君1，项 云1，金 苗2，楼芳芳1，屠平光1，胡旭进1，杜喜忠1（1.金华市农业科学研究院畜牧所，浙江　金华　321017；2.浦江县农产品质量安全中心，浙江　浦江　322200）动物整个消化道内均存在微生物，包括细菌、古菌、真菌等，其中细菌占主导地位，优势菌群为厚壁菌门和拟杆菌门。

这些微生物在维持宿主营养、免疫方面发挥重要作用[1]。

利用以宏基因组学为代表的现代分子生物学技术，能够较为准确地鉴定肠道的菌群结构，并对其代谢功能进行研究。

虽然宏基因组学方法的应用使肠道微生物研究取得了突破性进展，但研究起步较晚，肠道内微生物数量庞大，对猪肠道内微生物研究更晚，因此还需要进行更深入的研究[2]。

而动物肠道内寄居着大量的细菌菌群，但并不是所有的菌群都能成为益生菌，益生菌具有促生长、抗病治病、提高饲料消化率等功能，本试验的研究就是利用宏基因组学针对猪肠道微生物进行的初步研究，希望为益生菌替代抗生素提供理论依据。

1　材料与方法1.1　材料试验仔猪采集粪便来自于金华市某生态养殖场出生仔猪到60日龄健康猪群。

1.2　方法仔猪日龄按0日龄、5日龄、7日龄、15日龄、23日龄、60日龄分6组，每组10头仔猪（同窝），从中随机挑选3头采集粪便，采集仔猪新鲜粪便，采集时手带无菌手套，粪便采集器为50 mL无菌离心管，采集粪便立刻冷藏保存。

委托上海美吉生物医药科技有限公司进行微生物宏基因组测序。

MiSeq测序试验流程为基因组DNA提取、设计并合成引物、接头PCR扩增和PCR产物定量和均一化、MiSeq PE文库制备MiSeq高通量测序。

生物信息分析流程为：Miseq测序得到的PE reads首先根据overlap关系进行拼接，同时对序列质量进行质控和过滤，区分样本后进行OTU （operational taxonomic unit）聚类分析和物种分类学分析，基于OTU可以进行多种分析，基于分类学信息，可以在各个分类水平上进行群落结构的统计分析。

动物营养学报２０１９，３１（９）：３９２７⁃３９３５ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１９．０９．００２反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展董利锋１㊀付㊀敏２㊀陈天宝２㊀刁其玉１∗（１．中国农业科学院饲料研究所，农业部饲料生物技术重点实验室／奶牛营养学北京市重点实验室／反刍动物及其幼畜营养代谢中美联合研究中心，北京１０００８１；２．四川省畜牧科学研究院，动物遗传育种四川省重点实验室，成都６１００６６）摘㊀要：甲烷是反刍动物瘤胃产甲烷菌分解饲粮有机物的最终产物，它不仅是一种造成极端气候变化的重要温室气体，而且也难以被动物利用，造成能量损失和养殖效率降低㊂瘤胃产甲烷菌还原二氧化碳生成甲烷的过程受到动物品种㊁遗传背景㊁生理阶段以及地理背景等诸多因素的影响㊂本文重点总结了国内外典型反刍动物瘤胃内产甲烷菌菌群的组成和多样性特征，以期明确瘤胃甲烷排放机理，为进一步研究产甲烷菌的基因功能和代谢途径以及探索反刍动物瘤胃甲烷减排和调控机制提供参考㊂关键词：反刍动物；瘤胃产甲烷菌菌群组成和多样性；温室气体减排中图分类号：Ｓ８１１．６㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１９）０９⁃３９２７⁃０９收稿日期：２０１９－０１－３１基金项目：国家重点研发计划（２０１７ＹＦＦ０２１１７０２，２０１６ＹＦＥ０１０９０００）；青年科学基金项目（３１８０２０８５）；中国科协青年托举人才工程（２０１７⁃２０１９）；四川省科技计划国际合作项目（２０１７ＨＨ００９０）作者简介：董利锋（１９８５ ），男，河南巩义人，助理研究员，博士，主要从事反刍动物营养与温室气体调控的研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｌｉｆｅｎｇ＠ｃａａｓ．ｃｎ∗通信作者：刁其玉，研究员，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｉａｏｑｉｙｕ＠ｃａａｓ．ｃｎ㊀㊀由于温室气体排放造成全球性极端气候变化和生态环境危机是人类迄今面临的最复杂的挑战之一㊂自１７５０年起的工业化时代以来，快速增长的人口数量㊁大规模的密集型农业活动㊁加速的工业化进程及化石燃料源的能源消耗促使了大气中温室气体含量的持续增加［１］㊂甲烷（ＣＨ４）是一种比二氧化碳（ＣＯ２）危害更大的温室气体，在大气中存留时间超过１０年，增温潜势是ＣＯ２的２８倍［２］㊂㊀㊀反刍动物养殖业是现代畜牧业生产中一个重要的组成部分，其绿色高效和可持续发展对于改善我国城乡居民的膳食结构㊁促进农村产业结构调整和带动国民经济产业发展具有重要意义［３］㊂我国是牛肉和乳制品生产和消费大国，２０１６年底中国奶牛和肉牛存栏量分别为１５０７万和７３７３万头，牛肉产量仅次于美国和巴西；２０１７年奶类产量达到３６５５万ｔ，居世界第３位［４］㊂作为重要的反刍动物畜种，牦牛和水牛在中国分布广，数量大㊂据统计，牦牛（２００９年）和水牛（２００４年）数量分别为１４００万和２２８０万头［５－６］㊂持续增长的反刍动物产品消费量与由此而来的大规模养殖生产是重要的ＣＨ４排放源，其总量可达到人类活动ＣＨ４总排放的４０％左右［７］㊂截止到２０１０年，中国奶牛胃肠道ＣＨ４排放量所占反刍动物ＣＨ４排放总量的比例由１９９０年的３．３％上升到了１３．１％，且呈逐年上升的趋势［８］㊂更重要的是，以甲烷能的形式损失掉的能量可占到饲粮总能的２％ １２％，制约了我国反刍动物生产的养殖效率和盈利能力［９－１０］㊂饲粮有机物经瘤胃微生物降解作用生成挥发性脂肪酸，同时伴随有氢气（Ｈ２）和ＣＯ２的产生㊂Ｈ２作为反应底物经过一系列复杂的生物化学反应被瘤胃产甲烷菌利用生成ＣＨ４［１１］㊂反刍动物品种和生㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３１卷理阶段等诸多因素的差异能够影响瘤胃内产甲烷菌的定植㊁组成和多样性特征，继而造成瘤胃ＣＨ４排放量的不同［１２］㊂因此，深入研究和理解反刍动物瘤胃产甲烷菌菌群的组成及其多样性有助于明确ＣＨ４生成机理㊁为寻找合适的瘤胃ＣＨ４调控措施提供理论依据㊂为此，本文重点综述了近年来主要类型和品种反刍动物瘤胃内产甲烷菌的菌群结构和多样性特征，旨在为后期进一步研究产甲烷菌的基因功能和代谢途径㊁探索反刍动物瘤胃ＣＨ４减排机制和提高养殖效率提供思路和参考㊂１㊀产甲烷菌分类㊀㊀产甲烷菌是一类区别于细菌且严格厌氧的原核生物，也是一类重要的代谢产甲烷的古菌㊂甲酸甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｏｒｍｉｃｉｕｍ）和巴氏甲烷八叠球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｂａｒｋｅｒｉ）是最早鉴定出来，同时也是研究最为深入的产甲烷菌㊂与ＣＨ４为能量来源的嗜甲烷菌（Ｍｅｔｈａｎｏｔｒｏｐｈｓ）不同，产甲烷菌（Ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎ）这个概念首次由Ｂｒｙ⁃ａｎｔ提出并被广泛引用和研究［１３］㊂随着分子生物学等技术的发展，越来越多存在于反刍动物瘤胃㊁海洋沉积物㊁厌氧发酵罐中的产甲烷菌菌株被鉴定出来㊂已知的产甲烷菌可以分为４个纲：甲烷杆菌纲（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ）㊁甲烷球菌纲（Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｃｏｃｃｉ）㊁甲烷微菌纲（Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａ）和甲烷火菌纲（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙｒｉ），７个目：甲烷杆菌目（Ｍｅｔｈａ⁃ｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ）㊁甲烷球菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃａｌｅｓ）㊁甲烷微菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｓ）㊁甲烷八叠球菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｌｅｓ）㊁甲烷火球菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｐｙ⁃ｒａｌｅｓ）㊁甲烷胞菌目（Ｍｅｔｈａｎｏｃｅｌｌａｌｅｓ）和甲烷原体目（Ｍｅｔｈａｎｏｐｌａｓｍａｔａｌｅｓ）㊂甲烷杆菌属（Ｍｅｔｈａ⁃ｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）㊁甲烷短杆菌属（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔ⁃ｅｒ）㊁甲烷微菌属（Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍ）和甲烷八叠球菌属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎｅ）是广泛存在于反刍动物瘤胃内的４个产甲烷菌属［１４］㊂目前有７个种的瘤胃产甲烷菌能够在体外培养基中存活，即：甲酸甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｏｒｍｉｃｉｃｕｍ）㊁布氏产甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｂｒｙａｎｔｉｉ）㊁反刍兽甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍ）㊁米氏甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｍｉｌｌｅｒａｅ）㊁奥氏甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｏｌｌｅｙａｅ）㊁可活动甲烷微菌（Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍｍｏｂｉｌｅ）和奥兰汤基甲烷囊菌（Ｍｅｔｈａｎｏｃｕｌｌｅｕｓｏｌｅｎｔａｎｇｙｉ）［１５］㊂近年来，人们更多地利用系统发育学分类法，以物种间小亚基核糖体核苷酸差异性作为判断依据的方法被逐渐应用到产甲烷菌的鉴定和分类中［１６］；以１６ＳｒＲＮＡ／ｍｃｒＡ功能基因克隆文库等为代表的分子生物学技术也被逐渐应用到分析产甲烷菌的种群结构组成㊁群落多样性㊁菌群功能及其代谢机理的研究中㊂２㊀产甲烷菌的甲烷合成途径㊀㊀瘤胃产甲烷菌生存在严格的厌氧环境中，通过ＣＨ４的生物合成作用形成维持细胞生存所需的能量，具有独特的生物化学代谢途径㊂产甲烷古菌能够将ＣＯ２㊁Ｈ２㊁甲酸等物质转化成ＣＨ４或者ＣＨ４和ＣＯ２㊂自然界中ＣＨ４生成的３种途径包括ＣＯ２还原途径㊁甲基营养型途径和乙酸发酵型途径㊂还原ＣＯ２是反刍动物瘤胃产ＣＨ４的重要途径（图１），占到瘤胃总排放量的９０％以上，而以挥发性脂肪酸和甲基化合物为底物的产甲烷途径较难在瘤胃内发生［１７］㊂这３种途径中有众多关键酶和辅酶的参与［１１，１８］，但最终都形成甲基辅酶Ｍ（ｍｅｔｈｙｌ⁃ｃｏｅｎｚｙｍｅＭ），其在甲基辅酶Ｍ还原酶（ｍｅｔｈｙｌ⁃ｃｏｅｎｚｙｍｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ｍｃｒ）的催化下生成ＣＨ４㊂甲基辅酶Ｍ还原酶是产甲烷菌特有的一种酶（除甲烷营养型古菌外），编码ｍｃｒ其中的１个亚基基因（ｍｃｒＡ）可用于产甲烷菌的分类学研究㊂如图１所示，产ＣＨ４过程伴随着细胞膜内外钠离子或质子跨膜梯度的形成和变化，能够借助位于细胞膜上的ＡＴＰ合成酶将ＡＤＰ转化为ＡＴＰ㊂３种生物产ＣＨ４途径中产生的能量各有差异，以ＣＯ２还原途径所产生的能量最高，为－１３５әＧｋＪ／ｍｏｌＣＨ４，而甲基营养型途径和乙酸发酵型产能较低［１７－２０］㊂３㊀反刍动物瘤胃产甲烷菌菌群组成和多样性特征３．１㊀奶牛㊀㊀动物品种㊁饲粮以及地理位置之间的复杂互作关系对奶牛瘤胃产甲烷菌区系具有明显的影响㊂Ｋｉｎｇ等［２１］从荷斯坦和娟姗泌乳奶牛瘤胃液样品中提取微生物总ＤＮＡ，分别从瘤胃产甲烷菌基因克隆文库得到了１８０和１８５个克隆子㊂试验得到的３６５条有效序列分属为５５个操作分类单元８２９３９期董利锋等：反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔａｘｏｎｏｍｉｃｕｎｉｔｓ，ＯＴＵ），其中荷斯坦和娟姗泌乳奶牛独有的ＯＴＵ数量分别是２３和１２个，两者共有ＯＴＵ数量为２０个（占总序列的８５％）㊂研究发现，娟姗牛瘤胃内米氏甲烷短杆菌相对丰度是荷斯坦奶牛的２倍以上，而反刍兽甲烷短杆菌相对丰度在２个品种之间没有显著差异㊂从香农指数的结果中发现，荷斯坦奶牛产甲烷菌的多样性显著高于娟姗牛㊂Ｓｋｉｌｌｍａｎ等［２２］采用同样方法研究了放牧条件下娟姗牛瘤胃内产甲烷菌的分布特征，发现优势产甲烷菌分别为反刍兽甲烷短杆菌和ｕｎａｓｓｉｇｎｅｄＭｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａｓｐｅ⁃ｃｉｅｓ，相对丰度都为３３．３％，而居于第３位的ｕｎａｓ⁃ｓｉｇｎｅｄＭｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐｅｃｉｅｓ相对丰度较低，为２６．７％㊂同样的，Ｗｈｉｔｆｏｒｄ等［２３］发现舍饲条件下荷斯坦泌乳奶牛瘤胃优势产甲烷菌分别为ｕｎａｓ⁃ｓｉｇｎｅｄＭｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐｅｃｉｅｓ和ｕｎａｓｓｉｇｎｅｄＭｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａｓｐｅｃｉｅｓ，相对丰度分别为３６．６％和２６．８％；反刍兽甲烷短杆菌和ｕｎａｓｓｉｇｎｅｄｓｐｅｃｉｅｓｏｆＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｌｅｓ相对丰度则分别为２１．９％和１４．６％㊂ＤｅＭｕｌｄｅｒ等［２４］比较了荷斯坦和比利时蓝泌乳牛在相同饲粮组成和生理条件下瘤胃甲烷菌的多样性特征㊂基于１６ＳｒＲＮＡ扩增子测序的结果表明，甲烷杆菌科（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ）㊁甲烷热球菌科（Ｍｅｔｈａｎｏｍａｓｓｉｌｉｉｃｏｃｃａｃｅａｅ）和甲烷八叠球菌科（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｃｅａｅ）是２个奶牛品种瘤胃内的优势菌群；但３种产甲烷菌的相对丰度在２个品种之间没有显著差异㊂以上结果与Ｃｅｒｓｏｓｉｍｏ等［２５］结果一致，认为荷斯坦和娟姗牛瘤胃内存在以甲烷短杆菌属为核心的产甲烷菌群㊂㊀㊀Ｆｄｒｅｄ：还原的铁氧化还原蛋白ｆｅｒｒｅｄｏｘｉｎ⁃ｒｅｄｕｃｅｄ；Ｆｄｏｘ：氧化的铁氧化还原蛋白ｆｅｒｒｅｄｏｘｉｎ⁃ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ；ＭＦ：甲烷呋喃ｍｅｔｈａｎｏｆｕｒａｎ；Ｈ４ＭＰＴ：四氢甲烷蝶呤ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｍｅｔｈａｎｏｐｔｅｒｉｎ；Ｍｅｔｈｙｌ⁃Ｓ⁃ＣｏＭ：甲基辅酶ＭｍｅｔｈｙｌｃｏｅｎｚｙｍｅＭ；Ｆ４２０：辅酶Ｆ４２０氧化态ｏｘｉｄｉｚｅｄｆｏｒｍｏｆｃｏｅｎｚｙｍｅＦ４２０；Ｆ４２０Ｈ２：辅酶Ｆ４２０还原态ｒｅｄｕｃｅｄｆｏｒｍｏｆｃｏｅｎｚｙｍｅＦ４２０；ＨＳＣｏＭ：辅酶ＭｃｏｅｎｚｙｍｅＭ；ＨＳＣｏＢ：辅酶ＢｃｏｅｎｚｙｍｅＢ；ＣｏＭＳ⁃ＳＣｏＢ：异质二硫化物ｈｅｔｅｒｏｄｉｓｕｌｆｉｄｅｏｆＣｏＭａｎｄＣｏＢ；ＮＡＤＰ：烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅａｄｅｎｉｎｅｄｉｎｕｃｌｅｏｓｉｄｅｐｈｏｓｐｈａｔｅ；ＮＡＤＰＨ：还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅａｄｅｎｉｎｅｄｉｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｈｏｓｐｈａｔｅ㊂图１　产甲烷菌合成代谢通路（以反刍兽甲烷短杆菌为例）Ｆｉｇ．１㊀Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｐａｔｈｗａｙｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓ（ｔａｋｅＭｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍａｓｅｘａｍｐｌｅ）［１７］㊀㊀反刍动物瘤胃内包括产甲烷菌在内的微生态系统对机体的生理活动非常重要，而奶牛所处的不同生理阶段反过来能够直接影响产甲烷菌的菌群组成和多样性［２４］㊂Ｇｕｚｍａｎ等［２６］采用１６Ｓ９２９３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３１卷ｒＤＮＡ和实时荧光定量ＰＣＲ技术，发现荷斯坦犊牛出生２０ｍｉｎ后瘤胃内就有Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｓｍｏ⁃ｂｉｌｅ㊁Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐｐ．和Ｇｅｏｂａｃｔｅｒｓｐｐ．的存在㊂出生后第２天沃氏球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃａｌｅｓｖｏ⁃ｔａｅ）开始出现，但其相对丰度显著低于Ｍｅｔｈａｎｏｍｉ⁃ｃｒｏｂｉａｌｅｓｍｏｂｉｌｅ和Ｇｅｏｂａｃｔｅｒｓｐｐ．㊂瘤胃内产甲烷菌相对丰度变化的原因可能与其他菌群的存在有关，如Ｇｅｏｂａｃｔｅｒｓｐｐ．较早在瘤胃内存在，且能够通过直接的电子转移与产甲烷菌形成协同作用，减少有机物发酵产物的积累而促进产甲烷菌的定植㊂作为检测瘤胃产甲烷菌存在和相对丰度的重要标记物，Ｄｏｎｇ等［２７］运用基于ｍｃｒＡ功能基因的高通量测序方法发现荷斯坦犊牛液体饲粮㊁固态饲粮和断奶时间的改变导致瘤胃内产甲烷菌菌群组成发生变化，在属水平上优势产甲烷菌分别是甲烷短杆菌和Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ㊂Ｃｕｎｈａ等［２８］采用１６ＳｒＲＮＡ测序技术分析了处于青春前期㊁青春期和配种期的荷斯坦后备奶牛瘤胃中产甲烷菌菌群的多样性，结果发现３个不同生理阶段瘤胃内属水平上的优势菌群分别是甲烷短杆菌属和Ｍｅｔｈａ⁃ｎｏｓｐｈａｅｒａ，其相对丰度分别为９５．０３％和４．３２％㊂但是随着生理阶段的递进，产甲烷菌的优势群落及数量上都存在较显著的差异㊂如青年前期后备奶牛瘤胃内甲烷短杆菌属的相对丰度显著低于青春期和配种期奶牛，但其瘤胃内Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ相对丰度最高㊂泌乳中期奶牛瘤胃产甲烷菌的组成与Ｃｕｎｈａ等［２８］的结果相似，在属水平上甲烷短杆菌属相对丰度最高（８８．８％），其次是Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｓｐｈａｅｒａ和甲烷热球菌科，相对丰度分别为４．８％和５．６％［２９］㊂Ｗａｎｇ等［３０］采用基于功能基因的高通量测序方法对泌乳前期荷斯坦奶牛瘤胃内产甲烷菌进行分析，从６个ｍｃｒＡ克隆文库中得到了７６３条序列，分属于２５个ＯＴＵ㊂结果显示优势的产甲烷菌为未培养产甲烷菌（ｒｕｍｅｎｃｌｕｓｔｅｒＣ，ＲＣＣ），其相对丰度为７１％，而甲烷杆菌相对丰度只有２９％㊂Ｊａｎｓｓｅｎ等［１５］发现ＲＣＣ在瘤胃的含量较低，仅占到古菌总量的１５．８％，而甲烷短杆菌属占古菌总量的比例超过６０％以上㊂Ｌｉ等［３１］运用１６ＳｒＲＮＡ方法发现甲烷短杆菌属是泌乳前期荷斯坦奶牛瘤胃内的优势产甲烷菌，这与以往的研究结果一致，认为甲烷短杆菌属的相对丰度与瘤胃产甲烷能力密切相关㊂Ｃｅｒｓｏｓｉｍｏ等［２５］研究了荷斯坦㊁娟姗以及荷斯坦与娟姗杂交奶牛在不同泌乳阶段瘤胃产甲烷菌的特征㊂在泌乳的第３天，娟姗牛瘤胃内陶氏甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｔｈａｕｅｒｉ）相对丰度（２６．９％）显著低于荷斯坦奶（３０．７％）和荷斯坦与娟姗杂交奶牛（３０．３％）㊂３个品种奶牛在泌乳期间瘤胃内的主要产甲烷菌是史氏甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｍｉｔｈｉｉ）㊁陶氏甲烷短杆菌㊁反刍兽甲烷短杆菌和米氏甲烷短杆菌㊂Ｊｅｙａｎａｔｈａｎ等［３２］研究发现反刍兽甲烷短杆菌㊁奥氏甲烷短杆菌㊁戈氏甲烷短杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｇｏｔｔｓｃｈａｌｋｉｉ）㊁陶氏甲烷短杆菌和米氏甲烷短杆菌，以及Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａ相关的产甲烷菌共同存在于荷斯坦与娟姗杂交奶牛和绵羊的瘤胃内，属于核心的产甲烷菌群，不随着动物种类和饲粮类型而改变，这为下一步明确和寻找降低ＣＨ４产量的主导菌群提供了思路㊂３．２　肉牛㊀㊀Ｗｒｉｇｈｔ等［３３］从海福特杂交肉牛的瘤胃内容物中提取总ＤＮＡ，利用产甲烷菌的特异性引物扩增建立了产甲烷菌基因文库㊂对２４１个克隆进行ＲＤＰ分析之后共获得２３个１６ＳｒＲＮＡ序列，６０％以上的序列为反刍兽甲烷短杆菌㊂其中１０个序列与可培养的３种产甲烷菌（甲烷杆菌目㊁甲烷微菌目和甲烷八叠球菌目）１６ＳｒＲＮＡ序列的相似性为８９．８％ １００．０％㊂１３个序列与火山嗜热原体（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｍａｖｏｌｃａｎｉｕｍ）和嗜酸热原体（Ｔｈｅｒｍｏ⁃ｐｌａｓｍａａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｍ）的相似性为７４．１％ ７５．８％，表明该品种肉牛瘤胃产甲烷菌以反刍兽甲烷短杆菌为优势菌群㊂与上述结果一致，Ｄａｑｕｉａｄｏ等［３４］采用基于ｍｃｒＡ功能基因的高通量测序手段研究了韩牛（Ｂｏｓｔａｕｒｕｓｃｏｒｅａｎａｅ）瘤胃液内产甲烷菌的多样性特征㊂试验共得到１４６个ｍｃｒＡ克隆，归属于６个ＯＴＵ㊂研究发现反刍兽甲烷短杆菌（９３个克隆）为优势产甲烷菌，占到了产甲烷菌总量的６３．６％，Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｍｉｌｅｒａｅ和Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅ⁃ｖｉｂａｃｔｅｒｍｏｂｉｌｅ的相对丰度分别为２１．２％和６．８％㊂Ｃａｒｂｅｒｒｙ等［３５］研究也证实甲烷短杆菌属是利木赞杂交肉牛瘤胃内的优势菌属，主要包括史氏甲烷短杆菌和反刍兽甲烷短杆菌㊂Ｓｉｒｏｈｉ等［３６］综合采用１６ＳｒＲＮＡ和功能基因ｍｃｒＡ构建了荷斯坦与塔帕卡杂交肉牛瘤胃产甲烷菌的基因文库㊂１６ＳｒＲＮＡ文库中的１３个ＯＴＵ都属于甲烷杆菌目，其中１２个ＯＴＵ属于Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐｐ．，１个ＯＴＵ属于斯氏甲烷球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａｓｔａｄｔｍａ⁃０３９３９期董利锋等：反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展ｎａｅ）㊂而ｍｃｒＡ文库１８个ＯＴＵ中有１５个ＯＴＵ属于甲烷杆菌目，２个ＯＴＵ属于甲烷微菌目，只有１个ＯＴＵ属于甲烷八叠球菌目㊂研究表明，荷斯坦杂交肉牛瘤胃中甲烷杆菌目是优势产甲烷菌，但基于功能基因的ｍｃｒＡ克隆文库能够更好地反映瘤胃内产甲烷菌的多样性㊂为了比较瘤胃古菌特异性引物对产甲烷菌群多样性的影响，裴彩霞等［３７］基于３种特异性引物构建了中国晋南牛产甲烷菌的克隆文库，结果发现引物Ａｒｃｈｆ３６４／１３８６建立的克隆库中，１００个克隆中有６１个和１５个克隆分别属于Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐ．１Ｙ和Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐ．ＳＭ９（相似性ȡ９７％）㊂以１Ａｆ／１１００Ａｒ为引物的克隆文库中，所有１６个ＯＴＵ中只有ＪＮＢ８和ＭｅｔｈａｎｏｓｐｈａｅｒａｓｔａｄｔｍａｎａｅＤＳＭ３０９１的相似性大于９７％，其他序列与奥胡斯甲烷杆菌（Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍａａｒｈｕｓｅｎｓｅ）或斯氏甲烷球菌的相似性较低㊂以Ｍｅｔ８６Ｆ／Ｍｅｔ１３４０Ｒ为引物建立的产甲烷菌克隆文库中，属于Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔ⁃ｅｒｓｐ．１Ｙ的克隆子有４７个，而只有２６个克隆子属于Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐ．ＳＭ９，两者的相似性都在９８％以上㊂该结果与以Ａｒｃｈｆ３６４／１３８６为引物的菌群结构分析最为相似，表明晋南牛瘤胃内优势产甲烷菌为甲烷短杆菌属㊂以上结果表明，甲烷短杆菌属为肉牛瘤胃内的优势菌群，其组成和多样性结果不受遗传背景㊁杂交特征以及研究手段的影响㊂关于不同品种肉牛瘤胃内产甲烷菌区系的多样性及相关代谢通路的差异化机理还有待深入研究㊂３．３　水牛和牦牛㊀㊀中国水牛以沼泽型品种为主，大多分布在淮河以南的水稻产区，由于水牛生活环境的特殊性和耐粗饲等特征，使其具有特殊的瘤胃功能；探索其瘤胃内产甲烷菌菌群结构和多样性对于提高水牛生产效率和降低温室气体排放具有重要意义㊂杨承剑等［３８］基于Ｍｅｔ８６Ｆ／Ｍｅｔ１３４０Ｒ引物研究了６０月龄雌性德昌水牛瘤胃内产甲烷菌的多样性㊂在９９条１６ＳｒＲＮＡ基因序列中属于甲烷短杆菌属的序列占到９４％以上，该结果与以往关于其他反刍动物（肉牛和牦牛）上的研究结果［３９－４０］相一致㊂刘园园等［４１］采用聚合酶链反应－变性梯度凝胶电泳（ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ）技术对广西本地沼泽型水牛瘤胃产甲烷菌进行了研究，测序结果得到的５条古菌序列中，４条均属于甲烷短杆菌属，属于瘤胃内的优势产甲烷菌㊂Ｆｒａｎｚｏｌｉｎ等［４２］对比了３种（玉米秸秆㊁牧草和甘蔗稍叶）粗饲料组成对巴西水牛（Ｂｕｂａｌｕｓｂｕｂａｌｉｓ）瘤胃产甲烷菌菌群多样性的影响，从构建的３个克隆文库中共获得４６７个有效克隆子，可分为１９个ＯＴＵ，而甲烷短杆菌属是３个组中共有的优势产甲烷菌菌群㊂Ｓｉｎｇｈ等［４３］基于ｍｃｒＡ功能基因发现印度苏替水牛瘤胃内的产甲烷菌以甲烷杆菌目为主㊂杨承剑等［４４］发现中国摩拉水牛和德宏水牛瘤胃液中产甲烷菌以甲烷杆菌目中的甲烷短杆菌属为优势菌群，但德宏水牛瘤胃内发现较多未知的产甲烷菌序列㊂与以上结果不同，Ｋｕｍａｒ等［４５］采用１６ＳｒＲＮＡ基因克隆文库的方法比较了印度４个地区摩拉水牛瘤胃内产甲烷菌的多样性分布，结果表明旁遮普㊁北方邦和拉贾斯坦邦地区水牛瘤胃优势产甲烷菌是甲烷短杆菌属，而甲烷微菌属是哈里亚纳邦地区水牛瘤胃内的优势菌群㊂Ｃｈａｕｄｈａｒｙ等［４６］采用Ｍｅｔ８６Ｆ／Ｍｅｔ１３４０Ｒ为引物从印度摩拉水牛获得了１７条１６ＳｒＲＮＡ基因序列，证明１５条序列属于甲烷微菌属，属于瘤胃内的优势产甲烷菌㊂从目前的文献结果来看，尽管甲烷微菌属作为主导菌群存在于水牛瘤胃内，但不同品种和区域内水牛瘤胃内大多以甲烷短杆菌属为优势产甲烷菌群㊂由于水牛生存环境和饲养模式的特殊性，其瘤胃内产甲烷菌的分布和功能等特征还需进一步研究㊂㊀㊀牦牛是高海拔地区重要的草食性反刍动物，能够把其他牛种无法利用的天然草地资源转化成人类需要的生产和生活资料㊂牦牛超强的环境适应能力和耐粗饲料的显著优势，使得其瘤胃具有独特的生物学研究价值㊂张学燕等［４７］分析了青海省河南县放牧牦牛瘤胃食糜和瘤胃液中产甲烷菌的分布㊂基于产甲烷菌特异性引物Ｍｅｔ８６Ｆ／Ｍｅｔ１３４０Ｒ扩增１６ＳｒＲＮＡ基因的研究发现，由２种样品构建的克隆文库中有２００个序列，其中１２６个序列（食糜中６８个㊁瘤胃液中５８个）属于甲烷短杆菌属，占总序列的６３％，１２个序列（瘤胃食糜中７个㊁瘤胃液中５个）属于产甲烷球菌属（Ｍｅｔｈ⁃ａｎｏｃｏｃｃｕｓ），占总序列６％㊂与此同时，Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍｓｔｒａｉｎＹａｋＭ３是瘤胃食糜中的优势序列，而Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｐ．１Ｙ则为瘤胃液中的优势产甲烷菌序列㊂Ｘｕｅ等［４８］发现西藏红原地区牦牛（Ｂｏｓｇｒｕｎｎｉｅｎｓ）瘤胃内优势产甲烷菌群分别是甲烷杆菌科（占总产甲烷菌含量的１３９３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３１卷８２．５％，下同）㊁甲烷热球菌科（１３．０％）㊁甲烷八叠球菌科（３．０％）和甲烷微菌目（１．５％）㊂与以上结论不同，Ｈｕａｎｇ等［４９］发现青海牦牛瘤胃内的优势产甲烷菌是甲烷马赛球菌（Ｍｅｔｈａｎｏｍａｓｓｉｌｉｉｃｏｃ⁃ｃａｌｅｓ，８０．９％）㊁甲烷杆菌目（１２．４％）和甲烷微菌目（０．９６％）㊂原因可能与采用的测定手段和动物品种有关㊂Ｗａｎｇ等［５０］采用高通量测序的方法比较了２个生理阶段（６０和１２０月龄）西藏甘孜地区牦牛瘤胃内产甲烷菌的多样性，共获得２０３３个ＯＴＵ，其中９７４个ＯＴＵ属于成年牦牛（６０月龄），８４６个ＯＴＵ属于老年牦牛（１２０月龄），而两者共有２１３个ＯＴＵ㊂甲烷短杆菌属和热无胞壁单胞菌（Ｔｈｅｒｍｏｇｙｍｎｏｍｏｎａｓ）是２个生理阶段牦牛瘤胃内的优势菌，甲烷短杆菌属在老年牦牛瘤胃内的相对丰度显著高于成年牦牛，而老年牦牛瘤胃内热无胞壁单胞菌的相对丰度比成年牦牛低３４％，表明牦牛瘤胃内产甲烷菌的结构和相对丰度会随着日龄的增加而发生显著性改变㊂有研究发现，与肉牛瘤胃内优势产甲烷菌相比，牦牛瘤胃液里甲烷短杆菌属的相对丰度较高，尽管肉牛和牦牛的甲烷排放量与它们瘤胃内产甲烷菌组成和多样性的差异没有直接的相关关系，但肉牛瘤胃内较高丰度的甲烷马赛球菌有助于底物（Ｈ２）的利用和ＣＨ４的产生［５１－５２］㊂４㊀小㊀结㊀㊀ＣＨ４是一种造成全球性极端气候变化的重要的温室气体之一，是反刍动物瘤胃内产甲烷菌参与饲粮有机物厌氧发酵的终端产物，同时也是清洁能源的主要成分㊂因此，开展反刍动物瘤胃产甲烷菌生成甲烷的机制研究，对于提高畜牧养殖业生产效率㊁减缓全球变暖趋势和开发清洁能源具有重要的理论和实践意义㊂近年来，分子生物学技术的发展和应用克服了传统研究方法的局限，为深入了解瘤胃产甲烷菌的菌群组成和结构变化规律提供了强有力的手段，并取得了显著成效㊂尽管动物品种㊁遗传背景㊁生理阶段㊁地理背景和研究手段等因素能够影响反刍动物瘤胃内产甲烷菌的分布特征，但是越来越多的研究证实甲烷短杆菌属及其相关的产甲烷菌种能够在维持瘤胃发酵稳态和产甲烷方面发挥重要的主导作用㊂另外，随着现代宏基因组学技术在反刍动物瘤胃中的应用，人们能够更为全面和深入地研究产甲烷菌的代谢途径㊁营养调控，挖掘出更多以前尚未发现的关键性功能性基因，以及更多的不可培养的产甲烷菌菌群，为探索和开发甲烷减排和调控措施提供新的理论和科学指导㊂致谢：㊀㊀感谢塔里木大学叶疆凤同学参与该综述的文献搜集和整理工作，感谢四川农业大学动物营养研究所彭全辉副教授给予本文撰写和内容上的指导㊂参考文献：［１］㊀世界气象组织．温室气体公报［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１９－０１－２０］．ｈｔｔｐｓ：／／ｐｕｂｌｉｃ．ｗｍｏ．ｉｎｔ／ｚｈ⁃ｈａｎｓ／ｍｅｄｉａ．［２］㊀ＩＰＣＣ．ＡＲ５ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒｅｐｏｒｔ：ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ２０１４［Ｒ］．Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ：ＩＰＣＣ，２０１４．［３］㊀殷志扬，袁小慧．我国奶牛养殖业布局及生产组织模式现状［Ｊ］．江苏农业科学，２０１３，４１（８）：８－１０．［４］㊀中国农业年鉴编辑委员会．中国农业年鉴［Ｍ］．北京：中国农业出版社，２０１７．［５］㊀牛春娥，张利平，孙俊锋，等．我国牦牛资源现状及其产品开发利用前景分析［Ｊ］．安徽农业科学，２００９，３７（１７）：８００３－８００５．［６］㊀杨炳壮，梁贤威，曾庆坤，等．世界水牛发展趋势［Ｊ］．中国牧业通讯，２００５（１５）：７０－７１．［７］㊀ＩＰＣＣ．２００６ＩＰＣＣｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓｆｏｒｎａｔｉｏｎａｌｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｉｎｖｅｎｔｏｒｉｅｓ［Ｒ］．Ｋａｎａｇａｗａ，Ｊａｐａｎ：Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎ⁃ｍｅｎｔａｌＰａｎｅｌｏｎＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅ，２００６．［８］㊀王荣，邓近平，王敏，等．基于ＩＰＣＣＴｉｅｒ１层级的中国反刍家畜胃肠道甲烷排放格局变化分析［Ｊ］．生态学报，２０１５，３５（２１）：７２４４－７２５４．［９］㊀ＭＵÑＯＺＣ，ＨＵＢＥＳ，ＭＯＲＡＬＥＳＪＭ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｎｅｎｔｅｒｉｃｍｅｔｈａｎｅｅ⁃ｍｉｓｓｉｏｎｓａｎｄｍｉｌｋｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｒａｚｉｎｇｄａｉｒｙｃｏｗｓ［Ｊ］．ＬｉｖｅｓｔｏｃｋＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５，１７５：３７－４６．［１０］㊀周艳，邓凯东，董利锋，等．反刍家畜肠道甲烷的产生与减排技术措施［Ｊ］．家畜生态学报，２０１８，３９（４）：６－１０，５４．［１１］㊀ＫＮＡＰＰＪＲ，ＬＡＵＲＧＬ，ＶＡＤＡＳＰＡ，ｅｔａｌ．Ｉｎｖｉｔｅｄｒｅｖｉｅｗ：ｅｎｔｅｒｉｃｍｅｔｈａｎｅｉｎｄａｉｒｙｃａｔｔｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓａｎｄｉｍｐａｃｔｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇｅ⁃ｍｉｓｓｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤａｉｒｙＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，９７（６）：３２３１－３２６１．［１２］㊀ＮＩＵＭＴ，ＫＥＢＲＥＡＢＥ，ＨＲＩＳＴＯＶＡＮ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｄｉｃ⁃ｔｉｏｎｏｆｅｎｔｅｒｉｃｍｅｔｈａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｙｉｅｌｄ，ａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄａｉｒｙｃａｔｔｌｅｕｓｉｎｇａｎｉｎｔｅｒｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｄａｔａｂａｓｅ［Ｊ］．ＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅＢｉｏｌｏｇｙ，２０１８，２４（８）：３３６８－３３８９．２３９３９期董利锋等：反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展［１３］㊀ＢＲＹＡＮＴＭＰ．Ｍｅｔｈａｎｅ⁃ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ［Ｍ］／／ＢＵＣＨＡＮＡＮＲＥ，ＧＩＢＢＯＮＳＮＥ．Ｂｅｒｇｅｙ ｓｍａｎｕａｌｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ．８ｔｈｅｄ．Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ：Ｗｉｌ⁃ｌｉａｍｓａｎｄＷｉｌｋｉｎｓＣｏ．，１９７４．［１４］㊀王保玉，刘建民，韩作颖，等．产甲烷菌的分类及研究进展［Ｊ］．基因组学与应用生物学，２０１４，３３（２）：４１８－４２５．［１５］㊀ＪＡＮＳＳＥＮＰＨ，ＫＩＲＳＭ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅａｒｃｈａｅａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｆｔｈｅｒｕｍｅｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎ⁃ｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００８，７４（１２）：３６１９－３６２５．［１６］㊀张瑞，雍晓雨，周俊，等．分子生物学技术在产甲烷古菌多样性研究中的应用［Ｊ］．江苏农业科学，２０１５，４３（１）：１６－２０．［１７］㊀ＬＥＡＨＹＳＣ，ＫＥＬＬＹＷＪ，ＡＬＴＥＲＭＡＮＮＥ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎＭｅｔｈ⁃ａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｒｕｍｉｎａｎｔｉｕｍｒｅｖｅａｌｓｎｅｗｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｒｕｍｉｎａｎｔｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰＬｏＳＯｎｅ，２０１０，５（１）：ｅ８９２６．［１８］㊀方晓瑜，李家宝，芮俊鹏，等．产甲烷生化代谢途径研究进展［Ｊ］．应用与环境生物学报，２０１５，２１（１）：１－９．［１９］㊀祖波，祖建，周富春，等．产甲烷菌的生理生化特性［Ｊ］．环境科学与技术，２００８，３１（３）：５－７，５１．［２０］㊀王梦芝，王曙，潘晓花，等．４种油脂对瘤胃微生物体外产气及辅酶Ｆ４２０的影响［Ｊ］．动物营养学报，２０１１，２３（１０）：１８１９－１８２５．［２１］㊀ＫＩＮＧＥＥ，ＳＭＩＴＨＲＰ，ＳＴ⁃ＰＩＥＲＲＥＢ，ｅｔａｌ．Ｄｉｆｆｅｒ⁃ｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｌａｃｔａ⁃ｔｉｎｇＪｅｒｓｅｙａｎｄＨｏｌｓｔｅｉｎｄａｉｒｙｃｏｗｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｄｉ⁃ｅｔｒｅｇｉｍｅｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ⁃ｏｇｙ，２０１１，７７（１６）：５６８２－５６８７．［２２］㊀ＳＫＩＬＬＭＡＮＬＣ，ＥＶＡＮＳＰＮ，ＳＴＲÖＭＰＬＣ，ｅｔａｌ．１６ＳｒＤＮＡｄｉｒｅｃｔｅｄＰＣＲｐｒｉｍｅｒｓａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｉｎｔｈｅｂｏｖｉｎｅｒｕｍｅｎ［Ｊ］．ＬｅｔｔｅｒｓｉｎＡｐ⁃ｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００６，４２（３）：２２２－２２８．［２３］㊀ＷＨＩＴＦＯＲＤＭＦ，ＴＥＡＴＨＥＲＲＭ，ＦＯＲＳＴＥＲＲＪ．Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｆｒｏｍｔｈｅｂｏｖｉｎｅｒｕｍｅｎ［Ｊ］．ＢＭＣＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００１，１：５．［２４］㊀ＤＥＭＵＬＤＥＲＴ，ＰＥＩＲＥＮＮ，ＶＡＮＤＡＥＬＥＬ，ｅｔａｌ．ＩｍｐａｃｔｏｆｂｒｅｅｄｏｎｔｈｅｒｕｍｅｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆＨｏｌｓｔｅｉｎＦｒｉｅ⁃ｓｉａｎａｎｄＢｅｌｇｉａｎＢｌｕｅｈｅｉｆｅｒｓ［Ｊ］．ＬｉｖｅｓｔｏｃｋＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，２０７：３８－４４．［２５］㊀ＣＥＲＳＯＳＩＭＯＬＭ，ＢＡＩＮＢＲＩＤＧＥＭＬ，ＫＲＡＦＴＪ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｅｒｉｐａｒｔｕｒｉｅｎｔａｎｄｐｏｓｔｐａｒｔｕｍｄｉｅｔｓｏｎｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓｉｎｔｈｒｅｅｂｒｅｅｄｓｏｆｐｒｉ⁃ｍｉｐａｒｏｕｓｄａｉｒｙｃｏｗｓ［Ｊ］．ＢＭＣＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１６，１６：７８．［２６］㊀ＧＵＺＭＡＮＣＥ，ＢＥＲＥＺＡ⁃ＭＡＬＣＯＬＭＬＴ，ＤＥＧＲＯＥＦＢ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｓｅｌｅｃｔｅｄｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓ，ｆｉ⁃ｂｒｏｌｙｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ，ａｎｄｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａｉｎｔｈｅｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓ⁃ｔｉｎａｌｔｒａｃｔｏｆｎｅｏｎａｔａｌｄａｉｒｙｃａｌｖｅｓｆｒｏｍｂｉｒｔｈｔｏ７２ｈｏｕｒｓ［Ｊ］．ＰＬｏＳＯｎｅ，２０１５，１０（７）：ｅ０１３３０４８．［２７］㊀ＤＯＮＧＬＦ，ＭＡＪＮ，ＴＵＹ，ｅｔａｌ．ＷｅａｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｆｆｅｃｔｒｕｍｉｎａｌｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃａｒｃｈａｅａｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＨｏｌｓｔｅｉｎｃａｌｖｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｉｖｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１９，１８（５）：１０８０－１０９２．［２８］㊀ＣＵＮＨＡＣＳ，ＭＡＲＣＯＮＤＥＳＭＩ，ＶＥＬＯＳＯＣＭ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｒｕｍｉ⁃ｎａｌｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｉｎｄａｉｒｙｈｅｉｆｅｒｓａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｔｏｍｅｔｈａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＳｃｉｅｎｃｅｏｆＦｏｏｄａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１９，９９（１）：２１０－２１８．［２９］㊀ＤＡＮＩＥＬＳＳＯＮＲ，ＤＩＣＫＳＶＥＤＪ，ＳＵＮＬ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔｈ⁃ａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｄａｉｒｙｃｏｗｓｃｏｒｒｅｌａｔｅｓｗｉｔｈｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃａｎｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１７，８：２２６．［３０］㊀ＷＡＮＧＰＰ，ＺＨＡＯＳＧ，ＷＡＮＧＸＷ，ｅｔａｌ．Ｒｕｍｉｎａｌｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｉｎｄａｉｒｙｃｏｗｓｆｅｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｒｅｓｉｄｕｅｓｏｆｃｏｒｎｓｔｏｖｅｒ，ｒａｐｅｓｅｅｄ，ａｎｄｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｍｅａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｏｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１６，６４（２７）：５４３９－５４４５．［３１］㊀ＬＩＸＨ，ＬＩＵＣ，ＣＨＥＮＹＸ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｉｎｅｒａｌｓａｌｔｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｏｎｅｎｔｅｒｉｃｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓ，ｒｕｍｉｎａｌｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｆｌａｃｔａｔｉｎｇｃｏｗｓ［Ｊ］．ＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅＪｏｕｒｎａｌ，２０１７，８８（８）：１０４９－１０５７．［３２］㊀ＪＥＹＡＮＡＴＨＡＮＪ，ＭＡＲＴＩＮＣ，ＭＯＲＧＡＶＩＤＰ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｄｉｒｅｃｔ⁃ｆｅｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｓｆｏｒｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｒｕｍｉｎａｎｔｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ａｎｉｍａｌ，２０１４，８（２）：２５０－２６１．［３３］㊀ＷＲＩＧＨＴＡＤＧ，ＡＵＣＫＬＡＮＤＣＨ，ＬＹＮＮＤＨ．ＭｏｌｅｃｕｌａｒｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｉｎｆｅｅｄｌｏｔｃａｔｔｌｅｆｒｏｍＯｎｔａｒｉｏａｎｄＰｒｉｎｃｅＥｄｗａｒｄＩｓｌａｎｄ，Ｃａｎａｄａ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００７，７３（１３）：４２０６－４２１０．［３４］㊀ＤＡＱＵＩＡＤＯＡＲ，ＣＨＯＫＭ，ＫＩＭＴＹ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔｈａ⁃ｎｏｇｅｎｉｃａｒｃｈａｅａｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＨａｎｗｏｏ（Ｂｏｓｔａｕｒｕｓｃｏｒｅａｎａｅ）ｒｕｍｅｎｆｌｕｉｄ，ｒｅｃｔａｌｄｕｎｇ，ａｎｄｂａｒｎｆｌｏｏｒｍａｎｕｒｅｕｓｉｎｇａｃｕｌｔｕｒｅ⁃ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｃｒＡｇｅｎｅｓｅｑｕｅｎｃｅｓ［Ｊ］．Ａｎａｅｒｏｂｅ，２０１４，２７：７７－８１．［３５］㊀ＣＡＲＢＥＲＲＹＣＡ，ＷＡＴＥＲＳＳＭ，ＫＥＮＮＹＤＡ，ｅｔａｌ．Ｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃｇｅｎｏｔｙｐｅｓｄｉｆｆｅｒｉｎａｂｕｎｄａｎｃｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｈｏｓｔｒｅｓｉｄｕａｌｆｅｅｄｉｎｔａｋｅｐｈｅｎｏｔｙｐｅａｎｄｄｉｅｔｔｙｐｅ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏ⁃３３９３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３１卷ｇｙ，２０１４，８０（２）：５８６－５９４．［３６］㊀ＳＩＲＯＨＩＳＫ，ＣＨＡＵＤＨＡＲＹＰＰ，ＳＩＮＧＨＮ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅ１６ＳｒＲＮＡａｎｄｍｃｒＡｇｅｎｅｂａｓｅｄｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｄｉ⁃ｖｅｒｓｉｔｙｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｉｎｃａｔｔｌｅｆｅｄｏｎｈｉｇｈｆｉｂｒｅｂａｓｅｄｄｉｅｔ［Ｊ］．Ｇｅｎｅ，２０１３，５２３（２）：１６１－１６６．［３７］㊀裴彩霞，毛胜勇，朱伟云．晋南牛瘤胃中古菌分子多样性的研究［Ｊ］．微生物学报，２００８，４８（１）：８－１４．［３８］㊀杨承剑，梁辛，李丽莉，等．摩拉水牛及德宏水牛瘤胃产甲烷菌多样性比较［Ｊ］．中国畜牧兽医，２０１８，４５（２）：３６５－３７４．［３９］㊀ＷＲＩＧＨＴＡＤＧ，ＭＡＸＬ，ＯＢＩＳＰＯＮＥ．Ｍｅｔｈａｎｏ⁃ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｐｈｙｌｏｔｙｐｅｓａｒｅｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｉｎｓｈｅｅｐｆｒｏｍＶｅｎｅｚｕｅｌａ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｃｏｌｏｇｙ，２００８，５６（２）：３９０－３９４．［４０］㊀ＡＮＤＤ，ＤＯＮＧＸＺ，ＤＯＮＧＺＹ．Ｐｒｏｋａｒｙｏｔｅｄｉｖｅｒｓｉ⁃ｔｙｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎｏｆｙａｋ（Ｂｏｓｇｒｕｎｎｉｅｎｓ）ａｎｄＪｉｎｎａｎｃａｔｔｌｅ（Ｂｏｓｔａｕｒｕｓ）ｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙ１６ＳｒＤＮＡｈｏｍｏｌｏ⁃ｇｙａｎａｌｙｓｅｓ［Ｊ］．Ａｎａｅｒｏｂｅ，２００５，１１（４）：２０７－２１５．［４１］㊀刘园园，王士长．ＰＣＲ⁃ＤＧＧＥ技术在水牛瘤胃产甲烷古菌多样性探索中的应用［Ｃ］／／第四届第十次全国学术研讨会暨动物微生态企业发展战略论坛论文集（下册）．沧州：中国畜牧兽医学会动物微生态学分会，２０１０：１８０－１８６．［４２］㊀ＦＲＡＮＺＯＬＩＮＲ，ＳＴ⁃ＰＩＥＲＲＥＢ，ＮＯＲＴＨＷＯＯＤＫ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｕｍｅｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｗａｔｅｒｂｕｆｆａｌｏｅｓ（Ｂｕｂａｌｕｓｂｕｂａｌｉｓ）ｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｅｔｓ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｃｏｌｏｇｙ，２０１２，６４（１）：１３１－１３９．［４３］㊀ＳＩＮＧＨＫＭ，ＰＡＮＤＹＡＰＲ，ＰＡＲＮＥＲＫＡＲＳ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃｄｉｖｅｒｓｉｔｙｓｔｕｄｉｅｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎｏｆｓｕｒｔｉｂｕｆｆａｌｏｅｓｂａｓｅｄｏｎｍｅｔｈｙｌｃｏｅｎｚｙｍｅｍｒｅｄｕｃｔａｓｅａ（ｍｃｒＡ）ｇｅｎｅｓｐｏｉｎｔｔｏＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ［Ｊ］．Ｐｏｌ⁃ｉｓｈＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１０，５９（３）：１７５－１７８．［４４］㊀杨承剑，梁辛，韦升菊，等．基于１６ＳｒＲＮＡ基因克隆文库技术分析广西富钟水牛瘤胃产甲烷菌组成及多样性［Ｊ］．动物营养学报，２０１４，２６（１２）：３６３５－３６４２．［４５］㊀ＫＵＭＡＲＳ，ＤＡＧＡＲＳＳ，ＡＧＲＡＷＡＬＲＫ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｕｍｉｎａｌｍｅｔｈａｎｏ⁃ｇｅｎｓｉｎＭｕｒｒａｈｂｕｆｆａｌｏｅｓ（Ｂｕｂａｌｕｓｂｕｂａｌｉｓ）ｉｎｆｏｕｒｓｔａｔｅｓｏｆＮｏｒｔｈＩｎｄｉａ［Ｊ］．Ａｎａｅｒｏｂｅ，２０１８，５２：５９－６３．［４６］㊀ＣＨＡＵＤＨＡＲＹＰＰ，ＳＩＲＯＨＩＳＫ．ＤｏｍｉｎａｎｃｅｏｆＭｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉｕｍｐｈｙｌｏｔｙｐｅｉｎｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｐｏｐｕｌａ⁃ｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｉｎＭｕｒｒａｈｂｕｆｆａｌｏｅｓ（Ｂｕｂａｌｕｓｂｕｂａｌｉｓ）［Ｊ］．ＬｅｔｔｅｒｓｉｎＡｐｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００９，４９（２）：２７４－２７７．［４７］㊀张学燕，刘书杰，崔占鸿，等．应用１６ＳｒＲＮＡ基因序列技术分析青海高原放牧牦牛瘤胃产甲烷菌的多样性［Ｊ］．青海大学学报，２０１８，３６（１）：９－１６，４６．［４８］㊀ＸＵＥＤ，ＣＨＥＮＨ，ＣＨＥＮＦ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｒｕ⁃ｍｅｎｂａｃｔｅｒｉａａｎｄｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃａｒｃｈａｅａｏｆｙａｋ（Ｂｏｓｇｒｕｎｎｉｅｎｓ）ｓｔｅｅｒｓｇｒａｚｉｎｇｏｎｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ⁃ＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔ⁃ｅａｕ［Ｊ］．ＬｉｖｅｓｔｏｃｋＳｃｉｅｎｃｅ，２０１６，１８８：６１－７１．［４９］㊀ＨＵＡＮＧＸＤ，ＴＡＮＨＹ，ＬＯＮＧＲＪ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉ⁃ｓｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｙａｋ（Ｂｏｓｇｒｕｎｎｉｅｎｓ）ａｎｄｃａｔｔｌｅ（Ｂｏｓｔａｕｒｕｓ）ｆｒｏｍｔｈｅＱｉｎｇｈａｉ⁃Ｔｉｂｅｔａｎｐｌａｔｅａｕ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．ＢＭＣＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２０１２，１２：２３７．［５０］㊀ＷＡＮＧＬＺ，ＷＡＮＧＺＳ，ＸＵＥＢ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｕｍｅｎａｒｃｈａｅａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎａｄｕｌｔａｎｄｅｌｄｅｒｌｙｙａｋｓ（Ｂｏｓｇｒｕｎｎｉｅｎｓ）ｕｓｉｎｇ１６ＳｒＲＮＡｇｅｎｅｈｉｇｈ⁃ｔｈｒｏｕｇｈ⁃ｐｕｔｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｉｖｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，２０１７，１６（５）：１１３０－１１３７．［５１］㊀ＨＥＮＤＥＲＳＯＮＧ，ＣＯＸＦ，ＧＡＮＥＳＨＳ，ｅｔａｌ．Ｒｕｍｅｎｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｄｉｅｔａｎｄｈｏｓｔ，ｂｕｔａｃｏｒｅｍｉｃｒｏｂｉｏｍｅｉｓｆｏｕｎｄａｃｒｏｓｓａｗｉｄｅｇｅ⁃ｏｇｒａｐｈｉｃａｌｒａｎｇｅ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｐｏｒｔｓ，２０１５，５：１４５６７．［５２］㊀ＭＩＪＤ，ＺＨＯＵＪＷ，ＨＵＡＮＧＸＤ，ｅｔａｌ．Ｌｏｗｅｒｍｅｔｈ⁃ａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｙａｋｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃａｔｔｌｅｉｎＲｕｓ⁃ｉｔｅｃｆｅｒｍｅｎｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰＬｏＳＯｎｅ，２０１７，１２（１）：ｅ０１７００４４．４３９３９期董利锋等：反刍动物瘤胃优势产甲烷菌菌群结构及多样性研究进展∗Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｉａｏｑｉｙｕ＠ｃａａｓ．ｃｎ（责任编辑㊀陈㊀鑫）ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＤｏｍｉｎａｎｔＭｅｔｈａｎｏｇｅｎＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＤｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＲｕｍｅｎｏｆＲｕｍｉｎａｎｔｓＤＯＮＧＬｉｆｅｎｇ１㊀ＦＵＭｉｎ２㊀ＣＨＥＮＴｉａｎｂａｏ２㊀ＤＩＡＯＱｉｙｕ１（１．ＦｅｅｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ／ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤａｉｒｙＣｏｗＮｕｔｒｉｔｉｏｎ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｅｅｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／Ｓｉｎｏ⁃ＵＳＪｏｉｎｔＬａｂｏｎＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＭｅｔａｂｏｌｉｓｍｏｆＲｕｍｉｎａｎｔｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｃｈｕａｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＳｉｃｈｕａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｎｉｍａｌＧｅｎｅｔｉｃａｎｄＢｒｅｅｄｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔｈａｎｅｉｓａｆｉｎａｌｐｒｏｄｕｃｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｂｙｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｔｈｅｒｕｍｉｎａｎｔｓ．Ｉｔｉｓｎｏｔｏｎｌｙｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｓｌｅａｄｉｎｇｔｏｅｘｔｒｅｍｅｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ，ｂｕｔａｌ⁃ｓｏｃａｎｒｅｓｕｌｔｉｎｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｖｉａｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙａｒａｎｇｅｏｆｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓａｎｉｍａｌｂｒｅｅｄｓ，ｇｅｎｅｔｉｃｍｅｒｉｔ，ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｇｅａｎｄｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｗｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｓｏｍｅｔｙｐｉｃａｌｒｕｍｉｎａｎｔｓ，ａｉｍｉｎｇｆｏｒａｂｅｔｔｅｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｒｕｍｉｎａｌｍｅｔｈａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｉｎ⁃ｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｃｐａｔｈｗａｙ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｅｘｐｌｏｒｉｎｇｍｅｔｈａｎｅｒｅｄｕｃ⁃ｔｉｏｎａｎｄｍｉｔｉｇａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓｉｎｒｕｍｉｎａｎｔｓ．［ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ，２０１９，３１（９）：３９２７⁃３９３５］Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｕｍｉｎａｎｔｓ；ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｓｒｅｄｕｃｔｉｏｎ５３９３。

小鼠肠道菌群的检测方法小鼠肠道菌群的检测方法主要分为传统培养法和分子生物学方法两种。

传统培养法是利用胃荧光标记法、溶菌酶切法、超声法等手段分离和培养小鼠肠道中的细菌，然后通过形态、生理、生化等特性进行鉴定和分类。

这种方法简单易行，但由于绝大多数小鼠肠道菌群难以培养，所以对菌群的种类和数量了解有限。

相对来说，分子生物学方法更为常用和准确。

这些方法利用PCR、DNA测序和高通量测序等技术，对小鼠肠道中的微生物DNA进行直接分析，可以直观地获得菌群的组成、变动和功能信息。

下面将对分子生物学方法中常用的几种检测技术进行介绍。

1.16SrRNA基因测序法：16SrRNA基因是细菌特有的序列，其特点是保守区域与变异区域交替出现，可以用于细菌分类和种属鉴定。

通过提取小鼠肠道细菌的总DNA，利用特异引物扩增16SrRNA基因片段，然后进行测序和分析，可以获得菌群的组成和结构信息。

2.宏基因组测序法：该方法是指对微生物DNA中的所有基因进行测序和分析。

它可以提供更详细的菌群组成信息，并揭示菌群的功能潜力。

通过高通量测序技术，可以快速获取大量的测序数据，进而进行菌群多样性分析、物种丰度分析和功能注释等研究。

3.元转录组测序法：元转录组测序是一种综合了转录组学和宏基因组学的方法，它能够检测出微生物菌群在不同环境下的基因表达情况。

通过对小鼠肠道中的总RNA进行测序和分析，可以获得菌群的功能表达信息，如基因表达水平和调控机制等。

4.定量PCR法：这是一种相对简单和快速的方法，通过特异引物和荧光探针对感兴趣的细菌基因进行定量PCR分析，可以估计菌群中特定菌种的数量变化。

该方法可以用于研究菌群的动态变化和菌种的优势度等问题。

综上所述，小鼠肠道菌群的检测方法主要依赖于分子生物学技术，如基因测序、宏基因组测序和元转录组测序等方法。

这些方法具有高度准确性和广泛适应性，可以揭示小鼠肠道微生物群落的组成、结构和功能。

同时，这些方法的不断发展和创新也为小鼠肠道菌群的研究提供了更多的可能性。

肠道菌群功能及检测技术研究摘要:肠道菌群的功能主要反映在其生物屏障效应、营养效应、免疫效应等方面，在动物的胃肠道中存在着大量的微生物，经过长时间的进化，它们形成了一个动态的微生物系统，肠道菌群和有机体之间的相互作用对动物本身非常重要。

肠道菌群的检测方法是研究肠道菌群的关键和难点，目前的主要技术是分离培养、质谱测定、宏观基因组测序等，本文总结了目前肠道菌群功能的相关研究结果和方法，对几种检测技术进行了比较和分析，预测了未来可能的研究和发展方向。

关键词肠道菌群；功能；检测；技术；研究；发展方向肠道菌群即肠道中的正常微生物，是一个由近千个微生物复杂生态系统组成，在对肠道微生物的研究中，科学家们发现了大肠杆菌，并指出了它对消化的影响，一些学者认为,酸奶中富含的乳酸菌可在肠道菌群中发挥作用，并减少肠道中变质细菌的生长。

然而，微生物菌株和菌株的相对含量有显著差异，主要影响因素包括生活环境、年龄、生理状态等，此外，饮食也是造成上述差异的一个重要原因，且它相对容易改变和控制【1】。

一、肠道菌群的功能1）生物屏障作用肠道菌群的生物屏障作用即指拮抗外来致病菌的作用，肠道菌群具有保护身体和抗外来致病菌的作用，肠道菌群的这种功能被人为地分为生物屏障和化学屏障，生物屏障是指正常肠道菌群在肠道中的殖民化，对外来致病菌的殖民化和占据有影响，使它不能定居在寄主中进行生长和繁殖。

化学屏障意味着肠道菌群的代谢产物可以影响外来致病菌，或减少它们在肠道中的定落【2】。

1.营养作用肠道菌群的营养作用体现在许多方面，可消耗病原菌生长所需的各种营养，抑制外来病原菌的生长繁殖，增强宿主对外来病原菌的抵抗力，使宿主更能吸收和利用各种营养。

肠道内的正常微生物可合成人类生长和发育所必需的各种维生素，它们还可以利用蛋白质残基合成必需的氨基酸，并参与碳水化合物和蛋白质的代谢，还可以促进铁、镁和锌等矿物元素的吸收。

3）免疫作用肠道是动物与外界环境接触最多的器官之一，也是体内最大的免疫器官，如出现菌群失调，身体的免疫障碍和屏障功能会减弱，也证明肠道菌群与身体免疫的关系密切。