饲料进食对瘤胃真菌组成的影响

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厌氧真菌是瘤胃中的重要菌群,随着微生物定量和高通量测序技术的发展,在瘤胃内检测到高比例的好氧真菌。为揭示这些好氧真菌非是简单地由饲料带入瘤胃的非功能菌群,本试验在RNA水平上通过荧光定量,在直接获取瘤胃真菌DNA和马铃薯葡萄糖培养基(PDA)厌氧富集获取的菌斑DNA后通过高通量测序技术,研究了采食前和采食后瘤胃内好氧真菌和厌氧真菌数量和组成的变化,研究结果如下:  试验一 进食对瘤胃好氧和厌氧真菌数量的影响  利用真菌通用引物、厌氧真菌特异性引物,在RNA水平上通过荧光定量测定了采食前和采食后1、3、5、9、13、17、21、25h,共九个时间点瘤胃好氧和厌氧真菌数量的变化。试验选取了6只成年瘘管湖羊,仅在早上8:00饲喂一次,精粗比为1∶2,自由饮水。结果显示,在采食前瘤胃内总真菌、子囊菌门真菌(Ascomycota)、担子菌门真菌(Basidiomycota)、厌氧真菌(Neocallimastigomycota)分别为109、107、106和107拷贝数/每克瘤胃液,进食后1h总真菌有上升趋势(p<0.1),子囊菌门和担子菌门显著上升(p<0.05),3h开始上述真菌均有所下降,但瘤胃中厌氧真菌的数量相对稳定,未随采食时间的变化出现显著的波动(p>0.05)。  试验二 进食对好氧和厌氧真菌组成的影响  ①瘤胃微生物DNA高通量测序分析瘤胃真菌组成  利用ITS1区引物,在DNA水平上通过高通量测序技术测定采食前和采食后1、3、5、9、13、17、21、25h瘤胃真菌组成。瘤胃真菌高通量测序结果显示,在采食前瘤胃内新丽鞭毛菌门占主导地位,占比61.36%,其次是子囊菌门和担子菌门分别占26.55%和10.81%。新丽鞭毛菌门在采食后1h降低到39.24%,从3h起开始恢复,到25h时稳定在81.33%左右。子囊菌门在采食后1h升高到34.93%,随后开始下降,到25h时占比12.12%。担子菌门与子囊菌门变化一致,采食后1h升高到22.81%,随后下降,25h占比2.48%。属水平瘤胃真菌组成结果显示,采食前瘤胃真菌相对丰度最高的为未分类的新丽鞭毛菌科(Neocallimastigaceae-unidentified)占瘤胃真菌的28.12%,其次是曲霉属(Aspergillus)(19.7%)、盲肠鞭菌属(Caecomyces)(13.8%)、厌氧鞭菌属(Aaeromyces)(10.51%)和节菌属(Wallemia)(8.78%),其余菌的比例均小于5%。除盲肠鞭菌属升高外采食后1h其它的厌氧真菌属均有不同程度的下降,从3h起所有厌氧真菌开始恢复,到采食后25h时未分类的新丽鞭毛菌科、盲肠鞭菌属、厌氧鞭菌属、枝梗鞭菌属、根囊鞭菌属、梨囊鞭菌属和新美鞭菌属的占比分别为41.57%、26.44%、4.54%、7.14%、1.62%、1.35%和0.65%。而盲肠鞭菌属从采食前的13.80%持续增长至13h的51.26%,而从13h后开始下降到25h占比26.44%。采食后1h除节菌属和耐干霉菌(Xeromyces)下降,其它好氧真菌均有不同程度的升高,曲霉属比例升高到22.04%,灰锤属(Tulostoma)升高到13.98%,未分类的子囊菌门(Ascomycota-unidentified)升高到8.85%,采食后3h好氧真菌所占比例下降,到采食后25h时,未分类的子囊菌门占比仅为1.56%,到25h后基本检测不到节菌属的存在,曲霉属到采食后25h占比仅为6.75%。  ②厌氧富集培养后菌斑DNA高通量测序分析瘤胃活性真菌组成  通过高通量测序技术,利用PDA富集培养,在DNA水平上间接测定了采食前和采食1、3、5、9、13、17、21、25h后瘤胃活性真菌的组成。厌氧条件下富集到子囊菌门、新丽鞭毛菌门、担子菌门、Mucoromycota、Mortierellomycota、壶菌门(Chytridiomycota)和Rozellomycota。无论哪个时间点子囊菌门均占主导地位,最低时达56.67%,最多时高达99.60%。新美鞭菌门在采食后1h和9h占比分别为18.02%和29.14%,采食后其它时间点占比均小于2%。采食后1h担子菌门占比17.55%。采食后1h瘤胃内可培养出的真菌属最多,除分子孢子菌属(Cladosporhum)、曲霉属、未分类的糙孢孔目(Trechisporales-unidentified)和柄灰包属等好氧真菌外,厌氧真菌属盲肠鞭菌属、枝梗鞭菌属(Cyllamyces)、根囊鞭菌属(Orpinomyces)和梨囊鞭菌属(Piromyces)也在此时占比最高。采食后1h各属的占比如下,分子孢子菌属10.63%,其次是未分类的新丽鞭毛菌科9.34%、未分类的格孢腔菌8.09%、曲霉属7.21%、未分类的真菌门6.44%、盲肠鞭菌属5.22%、其它菌属占比均小于5%。随采食后时间的持续,假丝酵母(Candida)成为可培养菌中的主导者,由采食后1h的1.29%升至采食后21h的99.34%。采食后13h瘤胃内曲霉属占比也达到了43.4%。  试验三 酵母菌特异性厌氧筛选与纯化  利用加入抗生素和化学药品的PDA培养基富集培养酵母菌,使用划线法分离纯化,利用ITS1进行PCR扩增,测序,测序结果利用BioEdit查看峰图鉴定菌种纯度,BLAST比对鉴定菌种属性。通过上述操作共获得一株与Penicillium sp.相似度100%的青霉属真菌和一株与Candida qlabrata相似度100%的假丝酵母属真菌。  上述结果表明,在未进食情况下每克瘤胃液中存在106-107以上拷贝数的有活性的好氧真菌和厌氧真菌,进食使子囊菌门和担子菌门真菌迅速增加,但不改变厌氧真菌的数量。进食提高瘤胃厌氧和好氧真菌的活性。好氧真菌可以长时间(21h)在瘤胃中存活,且随进食后时间的延长表示出更好的活性。通过PDA培养基厌氧筛选,成功从湖羊瘤胃液中培养获得假丝酵母属真菌和曲霉属真菌,这两株菌应用前景有待深入研究。
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