稀土元素镧、铈、镨对体外瘤胃发酵、甲烷生成及微生物区系的影响

【摘要】：本论文研究了三种稀土元素盐酸盐氯化镧、氯化铈、氯化镨对体外瘤胃发酵24h总产气量、甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、挥发性脂肪酸(VFA)产量以及瘤胃微生物区系的影响。 试验一采用4×5二因子试验设计,因子一为四种不同底物的NDF水平(20.0%、31.0%、41.9%、52.7%),因子二为不同氯化镧添加水平(0、0.4、0.6、0.8、1.0mmol/kg DM),利用人工瘤胃技术研究氯化镧和底物NDF水平对24h总产气量、CH4、 CO2、 VFA产量以及瘤胃微生物区系的影响。CH4、 CO2、VFA用气相色谱仪测定,瘤胃微生物区系用荧光定量PCR测定。结果表明：氯化镧提高了24h总产气量和CO2产量(P0.001),降低了CH4产量(P=0.001)和CH4/TVFA比值(P0.001)。氯化镧提高了丙酸摩尔比例(P=0.007),降低了乙酸／丙酸比值(P=0.019),并且有提高总挥发性脂肪酸(TVFA)含量的趋势(P=0.072)。氯化镧降低了氨态氮(NH3-N)的浓度(P0.001),提高了可利用粗蛋白(uCP)的含量(P0.001)。氯化镧降低了产甲烷菌和原虫的相对丰度,但是其对纤维分解菌的影响不一致,氯化镧提高了产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度(P=0.0003),降低了黄色瘤胃球菌的相对丰度(P0.0001),对白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌和厌氧真菌无显著影响。氯化镧和NDF水平对24h总产气量(P=0.030)、CO2产量(P=0.004)、NH3-N浓度(P0.001)、 uCP含量(P=0.087)有互作效应,对CH4产量有互作效应的趋势(P=0.071) 试验二采用4×5二因子试验设计,因子一为四种不同底物的NDF水平(20.0%、31.0%、41.9%、52.7%),因子二为不同氯化铈添加水平(0、0.4、0.6、0.8、1.0mmol/kg DM),利用人工瘤胃技术研究氯化铈和底物NDF水平对24h总产气量、CH4、CO2、VFA产量以及瘤胃微生物区系的影响。CH4、CO2、 VFA用气相色谱仪测定,瘤胃微生物区系用荧光定量PCR测定。结果显示：氯化铈降低了CH4产量(P=0.049),对24h总产气量没有影响(P0.05),但是有提高CO2产量的趋势(P=0.055)。氯化铈对TVFA、乙酸和丙酸的摩尔比例、CH4/TVFA. CO2/TVFA都无显著影响(P0.05)。氯化铈降低了NH3-N浓度(P0.001),对uCP含量无显著影响(P0.05)。氯化铈降低了产甲烷菌和原虫的相对丰度(P0.0001),但是其对纤维分解菌的影响不一致,氯化铈增了加产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度(P0.0001),降低了黄色瘤胃球菌和溶纤维丁酸弧菌的相对丰度(P0.0001),对白色瘤胃球菌和厌氧真菌无显著影响(P0.05)。氯化铈和NDF水平对NH3-N浓度(P0.001)和干物质消失率(P=0.030)有互作效应,对24h总产气量(P=0.086)和CO2产量有互作效应的趋势(P=0.096) 试验三采用4x5二因子试验设计,因子一为四种不同底物的NDF水平(20.0%、31.0%、41.9%、52.7%),因子二为不同氯化镨添加水平(0、0.4、0.6、0.8、1.0mmol/kg DM),利用人工瘤胃技术研究氯化镨和底物NDF水平对24h总产气量、CH4、 CO2、VFA产量以及瘤胃微生物区系的影响。CH4、 CO2、 VFA用气相色谱仪测定,瘤胃微生物区系用荧光定量PCR测定。结果显示：氯化镨降低了24h总产气量(P0.001)和CH4产量(P=0.048),对CO2产量没有显著影响。氯化镨降低了乙酸摩尔比例(P=0.006)和乙酸/丙酸比例(P0.001),提高了丙酸摩尔比例(P=0.027)。氯化镨对TVFA. CH4/TVFA. CO2/TVFA都无显著影响(P0.05)。氯化镨降低了NH3-N浓度(P0.001),对uCP含量无显著影响(P0.05)。氯化镨降低了产甲烷菌、原虫的相对丰度(P0.0001),对纤维分解菌的影响不一致,其提高了产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度(P=0.008),降低了黄色瘤胃球菌(P=0.001)和溶纤维丁酸弧菌的相对丰度(P=0.0004),对白色瘤胃球菌和厌氧真菌无显著影响。氯化镨和NDF水平对丙酸摩尔比例(P=0.067)和乙酸/丙酸比值(P=0.069)具有互作效应的趋势。 综上所述,稀土元素镧抑制了体外瘤胃发酵CH4产量,提高了总产气量,有增加VFA产量的趋势,同时降低了产甲烷菌、原虫、黄色瘤胃球菌的相对丰度,提高了产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度。稀土元素铈同样抑制了CH4生成,对总产气量和TVFA产量没有影响,降低了产甲烷菌、原虫、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌的相对丰度,增加了产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度。稀土元素镨抑制CH4生成,降低了总产气量和乙酸/丙酸比值,对TVFA产量没有影响,同时降低了产甲烷菌、原虫、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌的相对丰度,增加了产琥珀酸丝状杆菌的相对丰度。 【关键词】：镧 铈 镨 瘤胃 甲烷 微生物区系
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S816
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-8
• 缩写词表（Abbreviations)8-9
• 目录9-12
• 第一章 文献综述12-29
• 1 瘤胃微生物概述12-13
• 1.1 瘤胃细菌12-13
• 1.2 瘤胃原虫13
• 1.3 厌氧真菌13
• 2 碳水化合物和含氮化合物在瘤胃中的代谢13-14
• 3 瘤胃甲烷的生成与测定14-17
• 3.1 反刍动物的CH_4排放量14
• 3.2 反刍动物瘤胃CH_4产生的过程14-15
• 3.3 反刍动物瘤胃CH_4产量的测定15-17
• 4 降低瘤胃CH_4的调控方式17-22
• 4.1 日粮调控17-18
• 4.2 微生物调控18-21
• 4.3 化学调控21-22
• 5 分子生物学技术在瘤胃微生物研究中的应用22-24
• 5.1 荧光定量PCR22
• 5.2 变性梯度凝胶电泳22-23
• 5.3 高通量测序技术23-24
• 6 稀土元素的作用24-27
• 6.1 稀土元素简介24
• 6.2 稀土元素对动物部分激素和酶活性的影响24-25
• 6.3 稀土元素在家禽上的研究进展25-26
• 6.4 稀土元素在猪上的研究进展26-27
• 6.5 稀土元素在反刍动物上的研究进展27
• 7 本研究的目的意义和主要内容27-29
• 第二章 稀土元素镧对体外瘤胃发酵、甲烷生成及微生物区系的调控作用研究29-50
• 2.1 试验目的29
• 2.2 试验材料与方法29-35
• 2.2.1 试验动物和日粮29-30
• 2.2.2 试验设计30
• 2.2.3 体外瘤胃发酵技术30-32
• 2.2.4 测定项目及方法32
• 2.2.5 微生物测定32-35
• 2.2.6 数据处理与统计35
• 2.2.7 数据统计35
• 2.3 结果与分析35-46
• 2.3.1 氯化镧对体外瘤胃发酵产气量的影响35-36
• 2.3.2 氯化镧对体外瘤胃发酵24h气体成分的影响36-44
• 2.3.3 氯化镧对体外瘤胃发酵VFA和干物质消失率的影响44-45
• 2.3.4 氯化镧对体外瘤胃发酵产气量与VFA比例的影响45
• 2.3.5 氯化镧对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响45
• 2.3.6 底物NDF水平和氯化镧添加水平与总产气量、CH_4、CO_2、TVFA之间的关系45-46
• 2.3.7 氯化镧对体外瘤胃发酵微生物区系的影响46
• 2.4 讨论46-49
• 2.4.1 氯化镧对体外瘤胃发酵总产气量和CH_4产量的影响46-47
• 2.4.2 氯化镧对体外瘤胃发酵VFA产量和干物质消失率的影响47-48
• 2.4.3 氯化镧对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响48-49
• 2.4.4 氯化镧对体外瘤胃发酵微生物区系的影响49
• 2.4.5 氯化镧与底物混合料NDF水平之间的互作效应49
• 2.5 小结49-50
• 第三章 稀土元素铈对体外瘤胃发酵、甲烷生成及微生物区系的调控作用研究50-62
• 3.1 试验目的50
• 3.2 试验材料与方法50-51
• 3.2.1 试验动物和日粮50
• 3.2.2 试验设计50
• 3.2.3 体外瘤胃发酵技术50
• 3.2.4 测定项目及方法50-51
• 3.2.5 微生物测定51
• 3.2.6 数据处理与统计51
• 3.3 结果与分析51-59
• 3.3.1 氯化铈对体外瘤胃发酵产气量的影响51-52
• 3.3.2 氯化铈对体外瘤胃发酵24h气体成分的影响52
• 3.3.3 氯化铈对体外瘤胃发酵VFA和干物质消失率的影响52-57
• 3.3.4 氯化铈对体外瘤胃发酵产气量与VFA比例的影响57-58
• 3.3.5 氯化铈对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响58
• 3.3.6 底物NDF水平和氯化铈添加水平与总产气量、CH_4、CO_2、TVFA之间的关系58-59
• 3.3.7 氯化铈对体外瘤胃发酵微生物区系的影响59
• 3.4 讨论59-61
• 3.4.1 氯化铈对体外瘤胃发酵产气量和CH_4产量的影响59
• 3.4.2 氯化铈对体外瘤胃发酵VFA和干物质消失率的影响59-60
• 3.4.3 氯化铈对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响60
• 3.4.4 氯化铈对体外瘤胃发酵微生物区系的影响60-61
• 3.4.5 氯化铈与底物混合料NDF水平之间的互作效应61
• 3.5 小结61-62
• 第四章 稀土元素镨对体外瘤胃发酵、甲烷生成及微生物区系的调控作用研究62-78
• 4.1 试验目的62
• 4.2 试验材料与方法62-63
• 4.2.1 试验动物和日粮62
• 4.2.2 试验设计62
• 4.2.3 体外瘤胃发酵技术62
• 4.2.4 测定项目及方法62-63
• 4.2.5 微生物测定63
• 4.2.6 数据处理与统计63
• 4.3 结果与分析63-74
• 4.3.1 氯化镨对体外瘤胃发酵产气量的影响63-64
• 4.3.2 氯化镨对体外瘤胃发酵24h气体成分的影响64
• 4.3.3 氯化镨对体外瘤胃发酵VFA和干物质消失率的影响64-72
• 4.3.4 氯化镨对体外瘤胃发酵产气量与VFA比例的影响72-73
• 4.3.5 氯化镨对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响73
• 4.3.6 底物NDF水平和氯化镨添加水平与总产气量、CH_4、CO_2、TVFA之间的关系73
• 4.3.7 氯化镨对体外瘤胃发酵微生物区系的影响73-74
• 4.4 讨论74-77
• 4.4.1 氯化镨对体外瘤胃发酵总产气量和CH_4产量的影响74
• 4.4.2 氯化镨对体外瘤胃发酵VFA和干物质消失率的影响74-75
• 4.4.3 氯化镨对体外瘤胃发酵NH_3-N和uCP的影响75-76
• 4.4.4 氯化镨对体外瘤胃发酵微生物区系的影响76
• 4.4.5 氯化铈与底物混合料NDF水平之间的互作效应76-77
• 4.5 小结77-78
• 第五章 总体结论与需进一步解决的问题78-80
• 主要结论78
• 创新点78
• 需要解决的问题78-80
• 参考文献80-90
• 附录90-97
• 致谢97-98
• 个人简历98

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