反刍动物的能量代谢不同于其它动物,主要靠瘤胃微生物发酵产生的乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸供能,其体内90%的葡萄糖是由糖异生途径供给的,其中由生糖先质丙酸经肝脏糖异生生成的葡萄糖约占50～60%。干物质摄入减少所致的能量负平衡是奶牛酮病、脂肪肝等围产期能量代谢障碍性疾病的始发因素,由于干物质摄入减少,能量负平衡的实质是生糖先质丙酸缺乏,所以补充生糖先质是防治酮病、脂肪肝的重要手段。经研究证实,在妊娠后期和泌乳初期及疾病状态下采食量减少时,瘤胃内发酵菌的数量和比例发生改变,使丙酸生成减少,而乙酸生成增加。恢复和重建瘤胃微生物区系,不仅可增强围产期奶牛的消化功能,增加采食量,还可提高生糖先质丙酸的生成量,纠正或缓解围产期奶牛能量负平衡。因此,有必要建立一种新的补充生糖先质的方法和技术。调控瘤胃微生物发酵生成丙酸,关键是分离、筛选出具有将乳酸作为唯一产能底物并具有高效生成丙酸能力的菌株,利用这类菌株的一种方法是添加一些物质或者有益菌株来增强其发酵能力,且不干扰瘤胃正常的微生物发酵;也可利用分子生物学技术,对其有关乳酸代谢途径中的关键基因进行改造,构建新型高效丙酸生成菌。本实验研究根据反刍动物主要是靠瘤胃发酵产生的乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸供能和围产期奶牛生糖先质丙酸供不应求这一特点,运用微生态理论,通过改造与丙酸生成有关的瘤胃发酵菌,调控瘤胃微生物发酵产生丙酸的比例,为防治围产期奶牛能量代谢障碍性疾病开辟新的途径。本研究在实验室前期分离、筛选得到的丙酸优势菌株-小韦荣球菌的基础上,对其乳酸代谢途径上的关键酶基因-乙酸激酶(ACK)基因进行改造,采用锚定PCR的方法获取ACK基因的全长序列,找出其基因的一个片段并同时引入了外源基因干酪乳杆菌的耐酸基因-ffh基因,构建用于同源重组的自杀性质粒pUC18-ACK::ffh,然后进行同源重组。实验结果表明,本实验成功构建了新型高效的丙酸生成工程菌。通过体外实验证实小韦荣球菌及其ACK基因缺失工程菌均能利用乳酸而生成挥发性脂肪酸,发酵类型均倾向于丙酸型,并且基因缺失工程菌显著降低了C2/C3的比例。根据小韦荣球菌及其ACK基因缺失工程菌均具有降解乳酸而生成丙酸,且此基因缺失工程菌发酵类型更偏向丙酸型的特性,从而为研制用于防治围产期奶牛亚临床性、临床性酮病及瘤胃乳酸酸中毒的微生态制剂奠定了基础。