071 研究快报 | 青贮桑树枝叶对泌乳奶牛微生物群落、瘤胃发酵特性及产奶量的影响

文摘   2024-06-07 14:51   河北  


研究背景

近年来,随着动物产量的增加,中国的草料短缺加剧。因此,迫切需要寻找廉价和易获得的本地饲料来源。
桑树是桑科桑科桑树的速生落叶植物,广泛分布于中国。桑树是多用途的,它们的果实被用作食物和酿酒,而叶子则由于生物量、粗蛋白质含量和消化率高而被用作饲料。
先前的研究表明,桑树的面积和瘤胃消化率在一些情况下与苜蓿干草相当,同时,桑叶青贮饲料的应用表明,它可以在不影响生产性能的情况下用于育肥犊牛日粮,可以减少对昂贵的蛋白质补充剂的需求。
大量研究表明,胃肠道细菌的组成与宿主动物的生产性能有关,饮食变化通常会影响瘤胃微生物组,奶牛的瘤胃微生物组在动物健康和生产性能中起着至关重要的作用。
因此,本研究评估了添加桑枝和叶青贮饲料 (MBL)的日粮对奶牛产奶量、瘤胃发酵特性和微生物群落的影响。

材料与方法

试验选用36头泌乳中期荷斯坦奶牛,按照产奶量和体重相近原则随机分为三组,每组有12头。三组饲粮分配如下:
对照组(C组):饲喂全混合日粮TMR。
低量组(L组):饲喂补充5% MBL青贮饲料的TMR
高量组(H组):饲喂补充10% MBL青贮饲料的TMR。
将三种不同的TMR调整为等氮和等能日粮,日粮成分如下:

实验进行八周,包括适应期的前两周和正式期的六周。每天统计放料和余料,计算出干物质摄入量 (DMI)。每隔两周收集一次MBL青贮饲料、TMR和余料样品作为日粮样品,用以后续分析牧草和精料的复合样品的常规营养成分。MBL青贮饲料的化学成分和发酵质量在投料前测定。
在每周的第六天采集奶样,每头奶牛采集50mL的牛奶样品,在牛奶样品中加入重铬酸钾0.6 mg/mL在4°C保存,用于后续测定牛奶成分,包括蛋白质、脂肪、乳糖、体细胞计数 (SCC) 和奶中尿素氮 (MUN)。
实验最后一天早晨喂食后的3小时,使用口腔胃管收集每头奶牛的瘤胃液,弃去最初的 150 mL 瘤胃液,立即测定pH值。将每个样品分装到三个试管中。液氮储存以后续进行DNA提取。保留另一个样品用于测定铵态氮,而另一个样品用于测定VFA。

试验结果

泌乳性能

结果显示,H组的产奶量和乳脂含量显著高于C组和L组。
产奶量的提高可能是由于瘤胃中MBL消化率的提高所致。增加MBL青贮饲料的浓度可显著提高乳脂产量,这可以归因于MBL青贮饲料中黄酮类化合物对瘤胃微生物的影响。
C组和H组的乳糖含量显著高于L组。
此外,C组的 MUN水平明显低于L组和H组。两组之间的干物质摄入量(DMI)、蛋白质和SCC含量没有差异。
瘤胃发酵特性

瘤胃液中pH值、氨氮、总挥发酸、乙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸浓度无差异。
醋酸浓度随MBL青贮饲料浓度的增加呈下降趋势。
然而,丙酸浓度随着MBL青贮饲料浓度的增加而显著增加。
此外,L组和H组的乙酸/丙酸比值(后文简写为“乙丙比”)显著低于C组。
瘤胃微生物

在三组奶牛瘤胃液中,共鉴定出2115个OTU。其中,各组均有1548个OTU,占总OTU的73.19%。

根据PCoA图,来自三组的云彼此分离。基于Sobs、ACE、Chao、Simpson、Shannon和Coverage,所有组均无显著差异。

在瘤胃液中鉴定出6个细菌门(拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、髌骨细菌门和螺旋体门),丰度相对较高(>1%)。此外,在属水平上共鉴定出247个细菌类群。PrevotellaSuccinivibrionaceae_UCG-001norank_f_MuribaculaceaeNK4A214_groupSucciniclasticumLachnospiraceae_NK3A20_groupRuminococcusnorank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014Rikenellaceae_RC9_gut_groupChristensenellaceae_R-7_group是该属水平上最丰富的十大细菌。

三组共鉴定出30个生物标志物,其中9个在C组,17个在H组,4个在L组。

C组鉴定出的9个分支包括拟杆菌门Prevotellaceae_UCG_003Prevotellaceae_UCG_004norank_f_251_o5Rikenellaceae_U29_B03的4个属,2个属(琥珀单胞菌属和厌氧螺旋体),以及1个属的Elusimicrobiobiota(内切菌门)、Actinobacteriota(棒状杆菌门)DesulfobacterotaMailhella

H组鉴定出的17个分支包括拟杆菌门2个属Rikenellaceae_SP3_e08unclassified_o_Bacteroidales,厚壁菌门14个属LachnoclostridiumShuttleworthiaSyntrophococcusunclassified_f_LachnospiraceaeRuminococcus_gauvreauii_groupEubacterium_ruminantium_groupnorank_f _Selenomonadaceae DialisterEubacterium_eligens_groupCoprococcusMonoglobusLactobacillusCatonella  Lachnospiraceae_XPB1014_group和一个属于Desulfobacterota Desulfovibrio的属。

L组鉴定出的4个分支包括3个属于厚壁菌门的属Saccharofermentansunclassified_p_FirmicutesLachnospiraceae_FE2018_group1个属unclassified_f_Atopobiaceae)。


瘤胃微生物

细菌群落主要与瘤胃丙酸盐浓度和乙丙比相关。

Ruminococcusnorank_f_Bacteroidales_RF16_groupNK4A214_groupPrevotellaceae_UCG-003  Rikenellaceae_RC9_gut_group 与乙丙比呈显著正相关 。

ShuttleworthiaErysipelotrichaceae_UCG-002Syntrophococcusnorank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014Eubacterium_ruminantium_groupunclassified_f_LachnospiraceaeRuminococcus_gauvreauii_group  Succinivibrionaceae_UCG-001 与乙丙比值呈显著负相关 。

此外,Succinivibrionaceae_UCG-001norank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014Erysipelotrichaceae_UCG-002Shuttleworthiaunclassified_f_LachnospiraceaeRuminococcus_gauvreauii_groupEubacterium_ruminantium_groupSyntrophococcus与丙酸盐呈显著正相关,Rikenellaceae_RC9_gut_groupnorank_f_Bacteroidales_RF16_groupPrevotellaceae_UCG-003与丙酸盐呈显著负相关。

相关性分析表明,Succinivibrionaceae_UCG-001与丙酸水平呈正相关。这解释了瘤胃丙酸含量和饲料效率的提高的原因。

结论:
MBL青贮饲料可作为泌乳奶牛的替代饲料来源。此外,饲喂约5%至10%的MBL青贮饲料可以调节瘤胃微生物群和发酵,增加纤维消化、丙酸合成和乳脂相关微生物的丰度,从而提高奶牛的产奶量。

了解更多请阅读原文献:

https://doi.org/10.3390/fermentation8020086
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