利用人工瘤胃模拟系统揭示奶牛瘤胃优势尿素分解菌群结构

作者：Admin 来源：奶业风险评估创新团队发布时间：2016-11-24

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近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶业创新团队在奶牛瘤胃优势尿素分解菌群的鉴定和分析上取得新进展。研究成果已在微生物学领域权威期刊《Frontiers in Microbiology》2016年第7卷上发表。

尿素是一种非蛋白氮饲料，常被用于反刍动物日粮的配制，以降低日粮蛋白的用量，节约饲养成本。尿素在瘤胃中被分解成氨，氨被用于合成优质微生物蛋白，在这一过程中尿素分解菌扮演着重要角色，然而受纯培养方法限制，目前瘤胃尿素分解菌群仍不明确。

该研究利用自主研发的人工瘤胃模拟系统，以尿素和脲酶抑制剂（乙酰氧肟酸）分别作为尿素分解菌的激活剂和抑制剂，通过高通量测序技术研究细菌16S rRNA基因变化，揭示瘤胃优势尿素分解菌群。结果发现添加激活剂尿素后能显著提高细菌丰富度和脲酶基因丰度，表明尿素能刺激尿素分解菌的生长。尿素和脲酶抑制剂改变了瘤胃细菌群落结构组成，尿素诱导Bacillus等菌生长，而乙酰氧肟酸抑制Pseudomonas等菌生长。通过制定尿素分解菌筛选条件，即尿素诱导增加、脲酶抑制剂诱导减少以及含有脲酶基因和脲酶活性，最终揭示了瘤胃优势尿素分解菌：Pseudomonas，Streptococcus，Haemophilus，Bacillus，Neisseria，Actinomyces和Succinivibrionaceae。

该研究通过筛选被尿素激活并且受脲酶抑制剂抑制的细菌菌群，同时结合已发表的脲酶基因和脲酶活性信息，最终确定了瘤胃中优势尿素分解菌群，解决了纯培养难题，避免了依赖功能基因研究功能菌群时数据库不足的问题，这对于胃肠道重要功能菌群的鉴定提供了新的研究思路。另外，奶牛瘤胃尿素分解菌群的鉴定，为调控瘤胃尿素代谢和提高尿素氮利用率提供了新的调控靶标。

（Jin D, Zhao S, Wang P, Zheng N, Bu D, Beckers Y and Wang J. (2016) Insights into Abundant Rumen Ureolytic Bacterial Community Using Rumen Simulation System. Front. Microbiol.7:1006.）