原始研究的文章

前面。Microbiol。,15June 2023
秒。微生物的共生,
卷14 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1175880

Isoacids补充改善生长性能和饲料纤维消化率与瘤胃细菌社区的牦牛

范姜 ¹

高了烟花 ^{1、2、3、4} ^*

Zhongli彭^{1、2、3、4}

秀莲马¹

Yinjie你¹

Zhibin胡 ¹

与会的他⁵

Yupeng廖⁶

¹动物和动物科学学院,西南民族大学,成都,中国
²重点实验室动物科学的国家民族事务委员会、中国成都
³重点实验室的青藏高原动物遗传资源预订和利用率,成都,中国
⁴青藏高原动物遗传资源保留和利用四川省重点实验室,中国成都
⁵甘孜藏族自治州畜牧科学研究所,中国康定
⁶四川行动生物科技有限公司,广汉市,中国

作品简介:这项研究进行了评估的影响混合isoacid (MI)补充发酵特征、养分表观消化率、生长性能和瘤胃细菌社区的牦牛。

方法:72 - h在体外发酵实验进行一个ANKOM射频气体生产系统。MI加入五治疗剂量的0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,和0.5%的干物质(DM)基础基质使用26瓶(4瓶/治疗和2瓶空白)。累积气体生产以4、8、16、24、36岁的48岁和72 h。发酵特征包括pH值、挥发性脂肪酸(vfa)的浓度氨氮(NH)₃- n)、微生物蛋白(MCP)和干物质消失率(DMD),中性洗涤剂纤维(NDFD)和酸性洗涤纤维(ADFD) 72 - h后测定在体外发酵来确定最优的MI剂量。十四Maiwa雄性牦牛(180 - 220公斤,3 - 4岁年龄)被随机分配到对照组(没有错过,n= 7)和补充MI组(n= 7,补充了MI 0.3% DM) 85 - d动物实验基础。生长性能、养分表观消化率、瘤胃发酵参数和瘤胃细菌多样性测定。

结果:补充0.3%的心肌梗死取得最大的丙酸和丁酸内容,NDFD和ADFD相比其他组(P< 0.05)。因此,0.3%是用于动物实验。补充0.3%的心肌梗死的表观消化率显著提高NDF和ADF (P< 0.05),平均每日体重增加的牦牛(P< 0.05)而不影响瘤胃NH的浓度₃- n、MCP和浓度。0.3%的心肌梗死引起瘤胃细菌形成明显不同社区相比,对照组(P< 0.05)。g__norank_f__细菌性的_BS11_gut_group, g__norank_f__Muribaculaceae,g__Veillonellaceaeg__ _ucg - 001瘤胃球菌属_gauvreauii_group, g__norank_f__norank_o__RF39 g__Flexilinea被确定为生物类群在应对补充MI为0.3%。与此同时,大量的g__吗Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39 NDF消化率(呈极显著的正相关关系,P< 0.05)。

结论:总之,补充MI提高了0.3%在体外瘤胃发酵特性、饲料纤维消化率、牦牛和生长性能,与g__丰度的变化Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39。

1。介绍

牦牛(Bos grunnien年代),大型反刍动物,好适应高海拔、低氧,和青藏高原寒冷的环境,并提供牛奶、肉类、羊毛、皮革、当地居民和劳动力(京et al ., 2022)。的适应高原牦牛是他们独特的特点密切相关的消化生理、瘤胃发酵,瘤胃微生物群组成。人们已经发现,牦牛有更大的心脏和肺容积,更高的感知环境的能力,和能量代谢高于牛(王et al ., 2011)。此外,牦牛比牛更宽容的粗粮(邵et al ., 2010),例如,他们消化中性洗涤纤维(NDF)比牛和他们更有效地利用氮(周et al ., 2017,2018年)。在天然牧场牦牛主要饲养,但由于恶劣的冬季气候条件,这种喂养模式不能维持足够的营养和能量摄入牦牛,导致推迟增长率甚至减肥(长et al ., 2005;丁et al ., 2012)。因此,谷仓——或者feedlot-feeding介绍了保护自然的草场,提高增长速度,缩短牦牛的饲养期(康et al ., 2020;杜et al ., 2021;胡锦涛等人。,2021年)。

类似于其他反刍动物,牦牛依靠瘤胃微生物分解饮食营养成分。生理特点和消化率的差异表明,瘤胃微生物组成的牦牛可能不同于其他反刍动物(鑫et al ., 2019)。与牛、牦牛展示丰富的更高厚壁菌门在瘤胃雪et al ., 2018)。一个代表属梭状芽胞杆菌能降解纤维素,木聚糖、果胶等物质在瘤胃Cholewińska et al ., 2020)。牦牛的瘤胃细菌社区也显示更好的膳食纤维降解特性与正常相比牛或混合cattle-yak (戴et al ., 2021;刘et al ., 2022)。这可能有助于改善瘤胃发酵牦牛的特点,例如,牦牛表明更大的瘤胃VFA的生产但实现降低甲烷排放与牛羊(相比Zhang et al ., 2016)。因此,改变细菌群落的组成和结构可以改善瘤胃发酵特性,这对牦牛的生长性能是有益的。

Isoacids,这一术语指的是支链挥发性脂肪酸(BCVFAs),也就是说,异戊酸(摘要),异丁酸(异丁酸盐),和2-methylbutyric酸(2-methybutyrate)和直链戊酸戊酸(酯),微生物代谢产物的氨基酸,包括缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸(安德利et al ., 1987;Apajalahti et al ., 2019)。先前的研究已经表明,添加isoacids反刍动物饮食,单独或结合,有利于增加酶的活动和瘤胃纤维降解细菌的增殖,并促进粗纤维消化率在活的有机体内(刘et al ., 2014,2020年;王et al ., 2015,2018年,一个;刘c . s . et al ., 2016)。此外,在一个在体外混合物的连续发酵模型,补充BCVFAs显示改善NDF消化率与增加个人isoacids (Roman-Garcia et al ., 2021 a,b)和刺激的相对丰度纤维降解细菌,如Fibrobacter和密螺旋体属(Roman-Garcia et al ., 2021 c)。鉴于这些有益的isoacids对瘤胃纤维降解的影响,我们假设补充isoacids可以促进饲料的有效选项在舍饲牦牛纤维利用率。因此,本研究的目的是评估补充isoacids的混合物对生长性能的影响,在牦牛瘤胃发酵特性和养分消化率。考虑isoacids通过瘤胃中微生物的代谢过程,我们评估了瘤胃细菌群落的变化,以应对isoacid补充使用16 s rRNA基因测序和关联的瘤胃微生物发酵代谢产物和牦牛纤维消化率。

2。材料和方法

2.1。混合isoacids补充

补充的混合isoacids在这项研究中的应用是一个商用饲料添加剂产品(Yangleyou,由四川行动提供生物技术有限公司有限公司),由异丁酸盐的混合物,摘要,戊酸酯,2-methylbutyrate。混合的有效内容isoacid (MI)是63.6克/ 100克。isoacids被吸收的液体混合物中使用二氧化硅为载体64:36的比率。

2.2。在体外发酵实验和累积测量天然气生产

一个在体外发酵实验来评估不同的角色进行补充水平MI的纤维消失率和发酵特性。治疗组包括non-supplementation对照组(CON)和五个MI-supplemented组补充与MI衬底的干物质(DM)的基础上,即:0.1% MI(治疗组1,T1), MI(治疗组2,T2) 0.2%, 0.3% MI(治疗组3 T3), MI(治疗组4、T4), 0.4%和0.5%的心肌梗死(治疗组5,T5)。每个治疗组包含四个复制。

的在体外发酵实验都使用了ANKOM射频气体生产系统(ANKOM),旨在自动测量微生物发酵的动力学监测气体压力在多个模块配备温度传感器和远程记录计算机电子表格中的数据。模块可以交流信息计算机使用无线电频率(RF)传播。众多变量可以从电脑操作界面如数据记录间隔和通过内部自动泄压阀在每个模块。进行运行共有24瓶分配到6组和2瓶空白。总共30毫升的瘤胃液体,120毫升的人工唾液和1.00 g发酵底物被添加到一个玻璃瓶子,覆盖着ANKOM模块。零基准模块是用来测量环境的压力。另外两瓶孵化与瘤胃液体和人工唾液只(没有衬底)被用作一个空白的控制对天然气生产。简单、新鲜瘤胃液体收集从四个男性Maiwa牦牛通过不锈钢胃管在瘤胃真空取样器之前报道(王et al ., 2016 a)。牦牛是美联储中描述的相同的政权表1。饲料颗粒被丢弃的过滤液体收集通过四层无菌纱布。过滤解决方案被转移到一个真空thermobottle, pre-incubated 37°C。二氧化碳(有限公司₂)是不断注入瘤胃液体来维持所有的过程中厌氧气氛。人工唾液的解决方案是根据之前的准备过程(Menke et al ., 1979)和混合瘤胃液体在1:4的比例同时流有限公司₂。发酵瓶和模块都稳定在39°C 1 h,然后添加底物和150毫升的混合液体,和孵化39°C, 110转/分钟72 h。每个模块实时的绝对气压和温度记录每15分钟72 h中发酵。累计天然气生产在4、8、16、24、48、72 h是根据ANKOM手动转换使用以下方程:

\begin{array}{l} V_{x} {= V}_{j} \times P_{ψ} \times 0 。 068年 004年 084年 \end{array}

表1

表1。成分和化学成分的咯¹。

在哪里V_x=天然气产量,V_j=体积空间内的液面上方瓶,和P_ψ由ANKOM记录=气体压力,流量软件(1 psi≈6.89 kPa)。

2.3。在体外瘤胃发酵特性和养分消失率

的在体外发酵实验终止72 h后在冰水里。每个发酵液的pH值立即用酸度计测量。发酵液体收集确定瘤胃发酵特性,包括NH的浓度₃- n、MCP和浓度。简单,发酵流体在3000转离心10分钟,和一个整除的上层清液用于确定NH的浓度₃n使用micro-Kjeldahl方法(采用AOAC公认的,2001)。另一个整除的上层清液转移至10毫升离心管,ultrasonicated (350 W超声波探头= 2毫米,重复3次,每次30年代,和间隔= 30年代),在4°C和离心机在3000 rpm 10分钟。简单地说,1毫升的上层清液离心机在10000 rpm在4°C 20分钟。沉淀与1毫升生理盐水冲洗两次,然后用1毫升蒸馏水re-suspended确定MCP的浓度根据制造商的指示BCA试剂盒(北京Solarbio科技有限公司、北京、中国)。

vfa浓度在发酵流体测量根据描述的方法王et al。(2014)。短暂,1.0毫升的上层清液酸化与200年μL偏磷酸(25%)在一夜之间在4°C。气相色谱仪分析了样本(7890 b,安捷伦科技有限公司,圣克拉拉,CA)与色谱柱(惠普INNOwax - 19091 n, 30米长,0.32毫米ID, 0.50电影)根据制造商的协议。vfa的内容是由与已知标准的线性保留时间(上海Anpel实验科技有限公司,上海,中国。

DM、NDF和酸性洗涤纤维(ADF)降解性(demand media, NDFD ADFD)发酵残留物的测定72 h后孵化。DM内容决定根据采用AOAC公认的方法(采用AOAC公认的,2001)、NDF和ADF的内容分析了使用纤维分析仪(自动分析仪测定纤维,Gernardt F12)所描述的范所以et al。(1991)。最后,他们使用以下公式计算:

\begin{array}{l} DMD = \frac{(DM的衬底 - - - - - - DM的残渣) \times One hundred.}{DM的衬底} \\ NDFD = \frac{(NDF的衬底 - - - - - - NDF的残渣) \times One hundred.}{NDF的衬底} \\ ADFD = \frac{(ADF的衬底 - - - - - - ADF的残渣) \times One hundred.}{ADF的衬底} \end{array}

2.4。动物、管理和样本收集

所有动物实验程序批准的西南民族大学动物保健和使用委员会(批准号P20210510-2)。动物实验是由丝绸Niuduoduo牦牛育种有限公司(甘孜、中国30°055′N和101°969′E)。共14 Maiwa雄性牦牛(体重180 - 220公斤,3 - 4岁)被随机分为两组(n= 7 /组),分别系和美联储,并提供与基底饮食(对照组;CON)或基底MI饮食补充0.3%。总混合配给(咯)饮食是制定根据中国肉牛饲养标准(NY / T 815 - 2004,农业部的中华人民共和国,2004年)。在列出的成分和营养成分表1。在95天的试验期间,牦牛有免费的水和提供饮食随意一天两次(在08:00-09:00和17:30-18:00)。经过10天的驯化,平均干物质摄入(第十一条)被记录在早上喂。动物体重(BW)记录开始和结束的实验计算日平均增益(ADG)和饲料转化率(货代)。

饲料样品每两周收集一次,储存在−20°C的营养评价。每日三次,每次总收集粪便样本和汇集的最后3天的实验。总共200克总从每个牦牛粪便样本收集、采样和存储−20°C到分析。短暂,DM的内容,粗蛋白(CP)、酸不溶性灰分(AIA),和醚提取物(EE),在饮食和粪便样本,根据描述的标准方法进行了分析采用AOAC公认的(2001)。钙(Ca) EDTA络合滴定法测定的内容,和总磷(P)使用分光光度计(内容确定中华人民共和国国家标准,2002 a,b)。分析了NDF和ADF如2.3所述。友邦保险被用作内部标记评估营养物质的表观消化率,这是计算使用以下方程:

\begin{array}{l} 营养物质表观消化率 = One hundred. \times (1 - - - - - - \frac{R_{一个 我 一个}}{米_{一个 我 一个}} \times \frac{米_{n}}{R_{n}}) \end{array}

在Rn=养分含量的饲料,Mn=在粪便养分含量,R_友邦保险=盐酸不溶性灰分含量的饲料,和M_友邦保险=盐酸不溶性灰分粪便(程et al ., 2014)。

瘤胃液体收集通过不锈钢胃管末端的实验后隔夜空腹。前两个管瘤胃液体被丢弃,以免唾液污染。瘤胃液体被分成两个整除。一个整除(5毫升)被转移到低温瓶并立即冻结在液态氮16 s rRNA测序。另一个整除(30毫升)被转移到一个离心管和储存在−80°C vfa的化学测定,NH₃- n, MCP浓度使用2.2节中描述的相同的方法。收集血液样本从牦牛和实际上的颈静脉肝素钠。等离子体收集在4000转离心后10分钟和存储−80°C的进一步分析生化和荷尔蒙的参数。

2.5。瘤胃微生物DNA提取液,16 s rRNA基因扩增,和生物信息学分析

总从瘤胃微生物基因组DNA提取液使用FastDNA^®旋转设备的土壤(美国议员生物医学),按标准操作程序。浓度、质量和使用分光光度法测定提取的DNA的完整性(美国热费希尔NanoDrop2000)和1.0%琼脂糖凝胶电泳(擤鼻涕琼脂糖、擤鼻涕、西班牙),然后储存在−80°C DNA为进一步使用。的高变区V3-V4细菌16 s rRNA基因扩增的引物对338 f (5′ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′)和806 r (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)使用ABI GeneAmp^®9700 PCR thermocycler (ABI、钙、美国;刘问:et al ., 2016)。20-μL反应系统包含4μL 5×快速Pfu缓冲区,2μL 2.5毫米核苷酸,0.8μL每个引物(5μM), 0.4μL快速Pfu聚合酶,10 ng的模板DNA, ddH₂20μL O最后一卷。温度程序执行如下:95°C 3分钟,其次是27个周期95°C的变性30年代,55°C 30年代,45和72°C的年代,一个在72°C扩展10分钟,和结束在4°C。放大产品的净化和量化进行了使用AxyPrep DNA凝胶萃取工具包(美国Axygen Axygen生物科学)和Quantus™荧光计(美国Promega)。

的扩增子被测序Illumina公司MiSeq PE300平台(Illumina公司、圣地亚哥、钙、美国)在Majorbio(上海,中国)。原始测序读de-multiplexed使用内部Perl脚本,使用FASTP过滤站(v 0.19.6;陈et al ., 2018),合并使用FLASH (v1.2.11;Magoc扎尔茨贝格,2011)。虽然叶绿体DNA并非在质量控制过程中,这对分析结果的影响可以忽略不计。Paired-end读取被合并成一个序列的最小重叠长度最多10个基点和失配0.2的比例根据重叠的关系。优化的序列被聚集到操作分类单元(辣子鸡)基于相似度> 97%使用UPARSE 11 (Stackebrandt和Goebel 1994;埃德加,2013)。测序深度的影响减到最小的细菌多样性指标,16 s rRNA基因序列的数量从每个样本稀薄到32095年,仍然导致了平均99.06±0.044%的报道。

分析了数据Majorbio云平台的在线平台(www.majorbio.com)根据研究中发现的描述任正非et al。(2022)。Mothur软件(版本v.1.30.2;城堡et al ., 2009)被应用于计算细菌社区的α多样性,包括抽泣,香农,辛普森,曹国伟指数。主坐标分析(PCoA)是用来确定微生物群落在不同样本之间的相似性距离度量基于Bray-Curtis使用R的素食v2.5-3包版本(3.3.1)。细菌群落组成和sample-to-taxa关系可视化使用圆环- 0.67 - 7 (http://circos.ca/)。最歧视丰富的细菌类群(从门到属)组间被确定使用线性判别分析(LDA)效应大小(LEfSe;LDA得分> 3,P< 0.05;Segata et al ., 2011)。生物分类单元和表型参数之间的关系进行了分析使用枪兵的相关性和可视化使用R的Pheatmap包版本(3.3.1)。

2.6。统计分析

使用SPSS数据分析(统计软件包,version 20.0中,IBM,美国)。一个双向方差分析使用一般线性模型(GLM)检查治疗的效果在体外天然气生产。邓肯的方法被用于多个比较。单向方差分析是用来分析其他参数使用Shapiro-Wilk正常测试的数据测试后,运用曲线估计和多项式对比进行了回归分析。动物实验的数据进行了分析通过学生的t以及。学生的t -测试是用来确定微分细菌类群。意义被宣布在P≤0.05,一个重要的趋势被认为是当0.05 <P≤0.10。

2.7。数据可用性

细菌的原始测序读16 s rRNA扩增子的瘤胃液体样品存入基因组序列下存档(GSA)数据库加入BioProject PRJCA016021数量。

3所示。结果

3.1。补充与混合isoacids提升饲料纤维消失率和vfa生产在体外

添加不同水平的MI并不影响的累积在体外天然气产量,没有互动孵化时间观察和治疗(补充图1)。然而,包含MI强烈影响NDFD和ADFD (P= 0.002,P= 0.004;表2)。增加补充,NDFD和ADFD显示显著的二次趋势(P< 0.01)。与控制和其他补充水平相比,0.3%的补充MI达到最大的NDFD和ADFD (P< 0.05)。

表2

表2。影响混合isoacids补充DMD, NDFD, ADFD的在体外发酵实验。

补充的MI的影响在体外介绍了发酵特征表3。发酵液的pH值是强烈影响MI (P< 0.001)。添加水平高于0.3%时,发酵液的pH值显著低于对照组(P< 0.05)。的MI显示二次影响NH的浓度₃- n (P= 0.021),但不是在MCP的浓度(P= 0.685)。丙酸和丁酸产量显示一个明确的二次效应响应MI补充(P< 0.05)。补充MI 0.3%达到了最高水平的这两个挥发性代谢物与控制和其他补充组织(P< 0.05)。此外,总vfa浓度(TVFA)倾向于显示二次增加的趋势(P= 0.055)。未发现明显差异的生产醋酸、丙酸戊酸酯,醋酸的比例在组(P> 0.05)。没有观察到显著差异的摩尔百分比这些vfa (P> 0.05)。

表3

表3。混合isoacids补充对瘤胃发酵的影响特征在体外发酵实验。

3.2。补充与混合isoacids改善生长性能及养分表观消化率不影响血浆生化和荷尔蒙在牦牛参数

所示表4,补充MI的0.3%相比显著增加ADG和承认与控制(P< 0.05),但并不影响货物收据(P> 0.05)。牦牛表现出更强的表观消化率NDF和ADF的响应与0.3% MI(补充P< 0.05)。表观消化率没有显著差异的情感表达,CP, Ca和P之间的治疗(P> 0.05)。与此同时,补充0.3% MI没有影响血浆生化参数和激素的浓度(补充表1),这表明牦牛本身可能不是属性的营养代谢MI的促生长效果。

表4

表4。混合isoacids补充对牦牛生长性能及养分表观消化率。

3.3。补充与混合isoacids往往影响瘤胃发酵牦牛的特征

NH的浓度₃MCP - n, vfa的瘤胃液体牦牛所示表5。没有观察到NH显著差异₃MCP - n,两组之间的浓度(P> 0.05)。vfa,醋酸的浓度,丙酸,丁酸倾向于减少响应补充MI (0.05 < 0.3%P< 0.1)。

表5

表5。混合isoacids补充对瘤胃发酵的影响牦牛的特征。

3.4。补充与混合isoacids刺激不同的牦牛的瘤胃细菌社区的形成

Illumina公司Miseq 16 s rRNA基因测序获得48307±2147优质修剪序列样本14瘤胃液体样品,属于2612辣子鸡,平均序列长度为418个基点(补充表2)。条形码的信息来自14个瘤胃液体样本中提供了补充表2。共有1937个辣子鸡(74.16%)共同的控制和MI组0.3%,而276年辣子鸡特定于对照组(10.57%)和399个辣子鸡(15.28%)是特定于0.3% MI组(补充图2)。瘤胃细菌群落的组成是可视化使用圆环图(补充图3)。两组显示类似的细菌成分在门级(补充图3)、家庭级别(补充图3 b),属级别(补充图3 c)。

稀疏曲线基于抽泣指数达到饱和阶段与越来越多的测序读(图1一个),这表明大部分的瘤胃细菌成员从瘤胃液体样品在这个实验中被抓获。然而,细菌社区丰富(超指数,图1 b)和多样性(香农和辛普森指数,图1 c,D)没有差别之间的控制和MI组(0.3%P> 0.05)。主坐标分析(PCoA)基于距离度量Bray-Curtis表明补充0.3% MI诱导瘤胃细菌形成社区与对照组相比明显不同(PERMANOVA, R²= 0.1098,P= 0.022,图2一个)。相似性分析表明,细菌社区团体之间的差异大于组内的差异(ANOSIM, R²= 0.2765,P= 0.004,图2 b)。

图1

图1。混合isoacids补充对瘤胃细菌牦牛形式的丰富性和多样性。(一)稀疏曲线基于抽泣指数;(B)箱线图的超指数;(C)箱线图的香农指数;(D)箱线图的辛普森指数。案子,基底饮食;0.3%的心肌梗死,0.3%的混合isoacids添加到基础饮食在干物质的基础上。意义测试使用独立的双官能团Wilcoxon rank-sum测试。^*P< 0.05,n= 7 /组。

图2

图2。混合isoacids补充对瘤胃细菌群落相似性的影响。(一)主坐标分析(PCoA)基于Bray-Curtis距离度量的阴谋。之间的差异来衡量集群置换多元方差分析(PERMANOVA)。(B)距离箱线图描述分析之间的相似之处(ANOSIM) CON组和0.3%的心肌梗死组。案子,基底饮食;0.3%的心肌梗死,0.3%的混合isoacids添加到基础饮食在干物质的基础上。

最歧视的分类单元响应补充0.3% MI被确认使用线性判别分析(LDA)效果(LEfSe)。从门15不同类群丰富属水平被发现高维生物标记物中分离瘤胃细菌社区之间的两组(图3一)。9这些类群都高,六人0.3% MI组低于CON组(图3一)。膳食补充剂MI显示为0.3%明显高于f__丰富细菌性的_BS11_gut_group, g__norank_f__细菌性的_BS11_gut_group, g__norank_f__Muribaculaceae,f__Muribaculaceae,g__Veillonellaceaeg__ _ucg - 001Ruminococcus_gauvreauii_group、g__norank_f__norank_o__RF39 f__norank_o__RF39和o__RF39 (P< 0.05)。CON组群、f__F082 g__norank_f__F082 f__Ruminococcaceae,p__Actinobacteriota,f__Eubacterium_coprostanoligenes_group, g__norank_f__Eubacterium_coprostanoligenes_group明显丰富,从家庭到属级别(图3一,B,P< 0.05)。除此之外,学生的t以及执行检测所有不同类群丰富在前100名(补充表3)。

图3

图3。影响混合isoacids补充最不同的丰富的瘤胃细菌在牦牛类群。(一)进化分枝图的线性判别分析(LDA)效果(LEfSe)结果门属水平。(B)直方图的线性判别分析(LDA)揭示了最丰富的类群不同组之间。案子,基底饮食;0.3%的心肌梗死,0.3%的混合isoacids添加到基础饮食在干物质的基础上。

3.5。表观消化率以不同NDF和ADF积极与丰富的类群

差异丰富的各级分类单元,确定学生的t的选择以及相关分析与营养物质的表观消化率。斯皮尔曼的相关性表明,g__Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39 NDF消化率(呈极显著的正相关关系,P< 0.05);和g__norank_f__norank_o__RF39 ADF消化率呈显著正相关(P< 0.05)。此外,g__Ornithinimicrobium显著负相关ADF和NDF消化率(P< 0.05,图4)。

图4

图4。饲料消化率的相关性与细菌社区从门到属水平。热图显示了斯皮尔曼的绝对值的相关性R> 0.1。CP,粗蛋白;NDF、中性洗涤剂纤维;ADF、酸性洗涤剂纤维。星号表示意义的斯皮尔曼相关*P< 0.05,* *P< 0.01,n= 7 /组。

4所示。讨论

提高对高原牦牛牦牛纤维利用率的重要农业在冬季当饲料严重短缺(董et al ., 2006)。瘤胃是众所周知的一种天然生物反应器的高效纤维瘤胃降解微生物群(王et al ., 2020)。Isoacids是一批氨基acid-derived瘤胃中代谢物作为瘤胃纤维降解细菌的营养因素,从而促进生产和纤维利用率(vfa刘et al ., 2009,2014年;Roman-Garcia et al ., 2021 a,c)。丁酸和丙酸的浓度,以及退化NDF和ADF,往往随剂量增加而增加然后减少心肌梗死的研究。这些结果是一致的王et al。(2012)结果从一个在体外发酵试验补充2-methylbutyrate,表明高剂量的MI可能抑制在体外发酵特性。0.3%的补充水平可能是一个最佳剂量,达到了丙酸和丁酸含量最高,以及NDFD ADFD,表明MI对瘤胃发酵参数的影响在牦牛补充水平有关。

补充与isoacids单独或结合可以改善饲料纤维消化率和平均每日增加牛肉和奶制品小牛(王et al ., 2012;刘c . s . et al ., 2016;刘et al ., 2018)。改善NDF消化率和NDF响应MI更发酵代谢产物,如vfa,瘤胃中可用。例如,王et al。(2018 b)发现,补充每天16.8克每引导2-methylbutyrate增加有效地降解NDF和瘤胃乙酸的摩尔比率。也在这项研究中,观察到类似的结果表明补充0.3%的心肌梗死可以显著改善NDF和ADF的表观消化率,从而增加了ADG和第十一条牦牛。然而,瘤胃VFA的生产不受MI,这可能是由于饮食等因素组成,瘤胃微生物物种,笔温度和MI的数量及组成(王et al ., 2016 a,b)。NH₃- n是发酵的产物和退化的膳食蛋白质和是一个重要的组件在瘤胃微生物合成MCP (Garcia-Gonzalez et al ., 2010;涛et al ., 2014;Lv et al ., 2020)。然而,在北半球的反应没有区别₃MI - n浓度是观察在这项研究中,这可能是相关的水量消耗的牦牛或数量或MI补充成分。

经过长期的自然选择,牦牛瘤胃纤维降解微生物群的发展更高的能力(马et al ., 2020)。因此,牦牛瘤胃可成为一种独特的微生物饲料纤维的有效转换。Isoacids提高饲料消化率的纤维,主要是通过增加纤维素酶的活性和cellulose-producing瘤胃细菌。例如,刘c . s . et al。(2016)报道,补充6.0 g的摘要每小腿caboxymethylcellulase的活动增加,纤维二糖酶,木聚糖酶和果胶酶的相对数量丁酸弧菌属fibrisolvens、瘤胃球菌属阿不思·Fibrobacter succinogenes,瘤胃球菌属flavefaciens在90天的年龄在乳制品小牛。同样的,王et al。(2019)发现,补充与异丁酸盐6克/小腿每天增加纤维二糖酶的活动,木聚糖酶,果胶酶,b-amylase蛋白酶,CMCase post-weaned小腿的人口b . fibrisolvens在预处理和post-weaned小牛。而不是看瘤胃微生物群的变化作为一个整体,这些研究都集中在特定微生物的丰度的变化。在这项研究中,由PCoA beta-diversity表明补充0.3%心肌梗死引起瘤胃细菌形成明显不同的社区,表明0.3% MI显著改变瘤胃微生物的结构,这可能与这一事实有关微生物16 s rRNA基因多样化的牦牛瘤胃比牛瘤胃(et al ., 2005)。这导致0.3%的显著影响MI在一些无教养的牦牛瘤胃纤维降解细菌,最终引起了瘤胃微生物群的结构的转变。

LEfSe分析表明,一些生物标志物norank_f__等类群Bacteroidales_BS11_gut_group, norank_f__Muribaculaceae、韦永氏球菌属——ceae_超声心动图- 001,Ruminococcus_gauvreauii_group被发现在0.3%的心肌梗死组。的细菌性的属于的门拟杆菌门,该法案主要类固醇、多糖和胆汁酸,造成多糖和蛋白质的吸收身体(Backhed et al ., 2005)。因此,我们可以推测,norank_f__Bacteroidales_BS11_gut_group可能是纤维降解细菌。一项研究发现,norank_f__Muribaculaceae牛奶产量呈正相关,(太阳et al ., 2019),一些研究发现,奶牛isoacids可以增加牛奶产量(Otterby et al ., 1990)。较高的相对norank_f__的表情Muribaculaceae0.3%的心肌梗死组表明牦牛糜可能会增加牛奶产量0.3%,但没有报道这方面的研究。此外,Muribaculaceae还可以降低碳水化合物(他et al ., 2022年),它对应于一个较高的表观消化率的NDF和ADF MI组比对照组的0.3%,表明0.3%的心肌梗死可以促进瘤胃纤维蛋白溶解细菌的生长在牦牛,符合其他研究(Moharrery Das, 2001;木制小桶,2010;刘et al ., 2014;王et al ., 2015)。Veillonellaceae_超声心动图- 001属于门厚壁菌门,其中包含许多fibrolytic细菌(陈et al ., 2022)。根据显著更高的表观消化率的NDF和ADF MI组比对照组的0.3%。这是推测Veillonellaceae_超声心动图- 001可能也是一种fibrolytic牦牛瘤胃细菌。瘤胃球菌属也属于门厚壁菌门,可以使用纤维素和半纤维素为基质生产VFA (刘et al ., 2019)。的在体外测试在这个研究显示显著增加酸丙酸和丁酸MI组和0.3%趋势TVFA较高,这可能与增加的相对丰度Ruminococcus_gauvreauii_group。此外,补充0.3% MI norank_f__F082的相对丰度减少了49.98%,据报道是负相关与饲料在牦牛纤维浓度和消化率(易et al ., 2022与MI),这表明补充可能会增加可用的纤维含量和瘤胃消化率的牦牛。

相关分析表明,g__Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39与NDF的表观消化率呈正相关。g__Flexilinea被报道为丝状严格厌氧的革兰氏阴性细菌能消化各种碳水化合物(王et al ., 2021)。此外,一项研究报道,大量的g__norank_f__norank_o__RF39增加与NDF消化率的增加(刘et al ., 2023)。我们推测,补充0.3% MI的表观消化率显著提高饲料纤维,这是与g__的丰度的变化有关Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39。

5。结论

最佳剂量的MI被发现0.3%的基础上在体外实验以pH值显著降低,增加NDFD, ADFD,丙酸,丁酸盐浓度,倾向于增加TVFA的内容。补充0.3%的心肌梗死的表观消化率显著提高饲料纤维和改变了瘤胃细菌多样性,与大量的g__呈正相关Flexilinea和g__norank_f__norank_o__RF39。

数据可用性声明

在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入数量(s)可以找到如下:NCBI——基因组序列存档(GSA)数据库,和BioProject加入号码是PRJCA016021。

道德声明

动物研究是审查和批准的动物保健和使用委员会西南民族大学。

作者的贡献

YG ZP导致概念和设计的研究。FJ和XM的执行在体外发酵实验。FJ, YY, ZH型、YL和啊进行了动物实验。YG和FJ进行统计分析和写的手稿。所有作者导致修订手稿、阅读和批准提交的版本。

资金

这项工作是由四川省自然科学基金(批准号2023 nsfsc1148),四川肉牛创新团队中国农业研究系统(批准号sccxtd - 2020 - 13),四川省科技支撑计划(批准号GZ20220616),西南民族大学中央高校基础研究基金(批准号ZYN2022106),西南民族大学双世界级项目(批准号XM2023010)。

确认

作者感谢吴建平,姚明锅,和张Kanglin甘孜县动物科学研究所Zhongyun智和习近平夏Seda县的农业、畜牧业、农村科技局和丽安王,陈老板,和华晋荣Seda Niuduoduo牦牛育种有限公司有限公司协助动物实验。

的利益冲突

YL受雇于四川行动生物技术有限公司有限公司

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2023.1175880/full补充材料

引用

一个D。,Dong, X., and Dong, Z. (2005). Prokaryote diversity in the rumen of yak (Bos grunniens)和济南牛(牛)估计16 s rDNA同源性分析。厌氧生物。11日,207 - 215。doi: 10.1016 / j.anaerobe.2005.02.001