烏日力嘎, 阿拉達(dá)爾, 崔 雙, 曉 敏, 弓 劍
(內(nèi)蒙古師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010022)
動物遭受超過自身體溫調(diào)節(jié)能力的過高溫度刺激時所產(chǎn)生的非特異性應(yīng)答反應(yīng)的總和稱為熱應(yīng)激(閔力,2017)。 放牧條件,尤其是牧區(qū)放牧條件,從早到晚都在野外,長時間暴露在太陽直射下, 無法保證及時且充足的飲水很容易引發(fā)熱應(yīng)激。對于牧區(qū)放牧綿羊而言,在溫度最高的中午到14:00 左右喜歡在柏油馬路上聚集, 這更加重了熱應(yīng)激。熱應(yīng)激可導(dǎo)致反芻動物的采食量降低,抑制瘤胃蠕動,減少反芻次數(shù),同時會對瘤胃上皮造成破壞且影響瘤胃乳頭的發(fā)育(Mishra 等,1970)。熱應(yīng)激不僅會降低腸道菌群多樣性及豐度(屈倩,2017),還會影響瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和瘤胃菌群組成及數(shù)量,進(jìn)而導(dǎo)致飼料效率及生產(chǎn)性能降低。熱應(yīng)激還可誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化物和自由基產(chǎn)生, 進(jìn)而影響動物機(jī)體的抗氧化和免疫功能(李晗等,2019)。因此,通過營養(yǎng)、管理等途徑減緩或消除熱應(yīng)激對動物造成的不利影響, 對于保證動物的健康和生產(chǎn)具有重要的意義。
目前, 在動物日糧中添加抗氧化劑是緩解熱應(yīng)激最常用且可行的營養(yǎng)調(diào)控措施。 必需微量元素硒(Se)作為一種抗氧化劑通過合成硒蛋白來行使其強(qiáng)大的抗氧化能力以及抗炎作用, 因而具有緩解熱應(yīng)激的作用。 夏偉光(2017)在肉雞飼糧中添加硒發(fā)現(xiàn),其可以減輕熱應(yīng)激導(dǎo)致的氧化應(yīng)激,提高機(jī)體的免疫應(yīng)答能力。 Habibian 等(2015)報(bào)道, 硒能改善熱應(yīng)激引起的細(xì)胞因子分泌的異常和氧化損傷。勞雪芬(2015)研究發(fā)現(xiàn),基礎(chǔ)日糧中添加富硒女貞子對熱應(yīng)激山羊的免疫功能、 營養(yǎng)物質(zhì)代謝和產(chǎn)奶量具有改善作用。 王尚(2017)研究報(bào)道, 酵母硒能提高熱應(yīng)激奶牛的免疫功能和抗氧化能力,最終達(dá)到緩解熱應(yīng)激的效果。 綜上,目前有關(guān)硒和熱應(yīng)激關(guān)系的研究多集中在抗氧化和免疫功能方面。如前所述,熱應(yīng)激可影響瘤胃發(fā)酵以及胃腸道微生物活動, 而硒添加可改善瘤胃發(fā)酵(倪麗麗,2011),而且其在瘤胃中代謝可影響瘤胃微生物區(qū)系(Liu 等,2019),腸道微生物對硒的代謝活動可影響宿主對硒的利用(Kjernlie,2014)。 此外,目前相關(guān)的研究報(bào)道多集中在集約化飼養(yǎng)條件下, 很少關(guān)注放牧條件下熱應(yīng)激對動物的影響以及如何通過營養(yǎng)途徑緩解這種不利影響。 鑒此,本文以放牧綿羊?yàn)檠芯繉ο?,探討了熱?yīng)激條件下補(bǔ)硒對瘤胃發(fā)酵及瘤胃微生物區(qū)系的影響, 旨在為硒作為緩解熱應(yīng)激的營養(yǎng)添加劑在放牧綿羊生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理 利用體內(nèi)飼養(yǎng)試驗(yàn),選用10 只體重(25.88±4.14)kg、年齡為7 ~8 月齡的健康杜寒雜交羊作為試驗(yàn)動物,采用單因子完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì), 隨機(jī)分為2 組, 每組5只,對照組日糧中不添加硒,試驗(yàn)組硒添加水平為0.2 mg/d(硒源為酵母硒)。
試驗(yàn)在放牧條件下于夏季溫度最高的初伏到中伏期間進(jìn)行,試驗(yàn)期共20 d,其中預(yù)試期5 d,正試期15 d,試驗(yàn)期內(nèi)每日06:00 對硒添加組的羊只投喂酵母硒 (與100 g 玉米面混合投喂),08:00左右放牧,直到19:00。草場牧草種類分布見表1,其中主要的牧草種類及占比為:短花針茅(30%)、白皮錦雞兒(20%)、冰草(3%)、山蒿(2%)、兩裂薇菱菜(2%)、野韭(7%)、砂蔥(7%)、冷蒿(2%)、銀灰旋花(3%)、羊草(10%)、糙隱子草(4%)、長芒草(6%)、其他(4%)。 牧草中的平均硒含量為0.204 mg/kg DM。
表1 試驗(yàn)地草場中的牧草種類分布
1.2 樣品采集與處理 采集試驗(yàn)草場中的牧草樣本,烘干后粉碎,保存?zhèn)溆谩?試驗(yàn)結(jié)束后在晨放前頸靜脈采集血液于肝素鈉的真空采血管中,靜置10 min 后3500 r/min 條件下離心15 min,獲得的血漿分裝于離心管中。 試驗(yàn)結(jié)束后在晨放前通過口腔采集瘤胃液,經(jīng)四層紗布過濾后立即用pH計(jì)測定瘤胃液pH,取1 mL 瘤胃液放入預(yù)先裝有9 mL 鹽酸(0.2 mol/L)的離心管中,用于NH3-N 測定, 取4 mL 瘤胃液放入預(yù)先裝有1 mL 偏磷酸(25%)的離心管中,用于揮發(fā)性脂肪酸(VFA)測定,取5 mL 瘤胃液放入無菌離心管中,用于瘤胃微生物區(qū)系的分析。上述樣品迅速投入液氮,帶回實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)入-80 ℃冰箱凍存?zhèn)溆谩?/p>
1.3 測定指標(biāo)與方法
1.3.1 熱應(yīng)激的判斷 依據(jù)盧曾奎(2019)報(bào)道的溫濕度指數(shù)(THI)計(jì)算公式判斷動物是否發(fā)生熱應(yīng)激。
THI=Td-(0.31-0.31RH)( Td-14.4)(Td 為溫度,RH 為相對濕度),THI ≥22.2 表示動物處于熱應(yīng)激狀態(tài)。
1.3.2 牧草硒含量 參照索蘭弟和李秉真(1991)描述的方法, 采用熒光分光光度法檢測牧草樣本中的硒含量。
1.3.3 血漿熱休克蛋白-70 采用ELISA 法測定血漿熱休克蛋白-70(HSP-70),試劑盒購于南京建成生物工程研究所。
1.3.4 瘤胃液pH 在預(yù)先校正好的pH 計(jì)的樣品盤中滴入2 滴瘤胃液,讀取數(shù)值,用蒸餾水清洗樣品盤后重復(fù)測量3 次,計(jì)算平均值。
1.3.5 瘤胃液NH3-N 采用馮宗慈和高民(2010)描述的比色法測定瘤胃液NH3-N 濃度。
1.3.6 瘤胃液VFA 依據(jù)張英等(2013)描述的高效液相色譜法稍加調(diào)整測定瘤胃液乙酸、 丙酸和丁酸濃度。 色譜條件為: 柱溫40 ℃, 流速1.0 mL/min,進(jìn)樣體積20 μL,流動相由0.02 mol/L 的NaH2PO4(流動相A)和100%的甲醇(流動相B)組成。 梯度洗脫條件為:0 ~4 min 為95%的流動相A 和5%流動相B;4.1 ~35 min 為90%的流動相A 和10%的流動相B;35.1 ~50 min 為95%的流動相A 和5%的流動相B。
1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 用Excel 2010 對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理,采用SAS 8.1 統(tǒng)計(jì)軟件中的t 檢驗(yàn)對所測指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 利用美吉生信云平臺依據(jù)相關(guān)方法對瘤胃微生物多樣性、 物種組成及豐富度、物種差異以及主成分進(jìn)行分析。 數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差” 表示。 用P<0.05 表示差異顯著,0.05<P≤0.10 表示差異趨于顯著。
2.1 試驗(yàn)期THI 的變化 由圖1 可知, 整個試驗(yàn)期間除了第3 天和第9 天08:00 以及第13 天12:00 的THI 低于22.2 之外,其他時間的THI 指數(shù)均高于22.2。 整個試驗(yàn)期間每天的平均THI 均高于22.2,說明動物處于熱應(yīng)激狀態(tài)。
圖1 試驗(yàn)期間THI 的變化
2.2 血漿HSP-70 含量的變化 如圖2 所示,與對照組相比, 硒添加組綿羊血漿HSP-70 含量顯著降低(P<0.05)。
圖2 對照組與硒添加組綿羊血漿HSP-70 含量
2.3 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃發(fā)酵的影響如表2 所示,熱應(yīng)激條件下添加酵母硒對放牧綿羊的瘤胃pH 和乙酸、丙酸、丁酸濃度無顯著影響,但可顯著降低瘤胃NH3-N 濃度(P<0.05),對瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)濃度有提高趨勢(P=0.10)。
表2 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃發(fā)酵的影響
2.4 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃微生物區(qū)系的影響
2.4.1 測序結(jié)果及合理性
2.4.1.1 基于OTU 的Venn 圖 Venn 圖可統(tǒng)計(jì)多組或多個樣本中所共有和獨(dú)有的物種數(shù)目。 如圖3 所示,通過測序共得到1912 個OTU,其中對照組OTU 數(shù)為1621 個, 加硒組OTU 數(shù)為1711個,共享OTU 數(shù)為1420 個,共享OTU 數(shù)占總OTU 數(shù)的74.27%。
圖3 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物的Venn 圖(基于OTU)
2.4.1.2 稀釋曲線和覆蓋度曲線 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物稀釋曲線和覆蓋度曲線如圖4。 隨著測序深度的增加,稀釋曲線呈現(xiàn)大幅度上升后趨于平緩, 說明深度覆蓋到樣本中的所有物種,足以代表樣本中的物種豐富度。覆蓋度曲線表明對照組和硒添加組物種覆蓋度均在99%以上,可以完全反映微生物群落結(jié)構(gòu)和種類。
圖4 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物樣本稀釋曲線和覆蓋度曲線
2.4.2 α-多樣性 α-多樣性中Sobs、Ace、Chao 和Shannon 指數(shù)越大,多樣性越高;Simpson 指數(shù)越小,多樣性越高。 如表3 所示,Sobs、Chao、Ace、Shannon和Simpson 指數(shù)無顯著的組間差異(P>0.05)。
表3 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃微生物多樣性指數(shù)的影響
2.4.3 β-多樣性 采用unweighted-unifrac 距離算法計(jì)算每個樣本的菌群相似度, 分別在屬水平和OTU 水平進(jìn)行PCoA 分析(圖5)。 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物樣本在屬水平和OTU 水平均聚類于不同的坐標(biāo)位置,具有顯著的組間差異。
圖5 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物PCoA 分析(屬水平和OTU 水平)
2.4.4 物種組成及豐富度
2.4.4.1 門水平 門水平瘤胃微生物群落組成相對豐度分布如表4 所示, 兩組綿羊瘤胃優(yōu)勢微生物菌群主要分布在擬桿菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門(Firmicutes),這兩類微生物在對照組中的比例分別為62.62%和31.28%, 在硒添加組中的比例分別為56.59%和37.42%。 次級優(yōu)勢菌群主要分布在藍(lán)藻菌門 (Cyanobacteria)、 變形菌門(Proteobacteria)、螺旋體門(Spirochaetes)和髕骨細(xì)菌門(Patescibacteria);others 為相對豐度低于1%的菌門。
表4 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物物種組成(門水平)%
如圖6 所示,與對照組相比,硒添加組綿羊瘤胃內(nèi)梭桿菌門(Fusobacteria)相對豐度顯著提高(P<0.05)。
圖6 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物相對豐度前15 位的物種(門水平)
2.4.4.2 屬水平由表5 可知, 熱應(yīng)激綿羊在屬水平上檢測到的相對豐度大于1%的瘤胃微生物有:普雷沃氏菌屬1(Prevotella_1)、理研菌科RC9菌群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)、norank_f_F082、 普雷沃氏菌科UCG-003 菌屬(Prevotellaceae_UCG-003)、 未排位的鼠桿菌科(norank_f_Muribaculacae)、 瘤胃球菌科NK4A214 菌群(Ruminococcaceae_NK4A214_group)、未分類的毛螺菌科(unclassified_f_Lachnospiraceae)、解 琥珀酸弧菌屬(Succiniclasticum)、 月形單胞菌屬3(Selenomonas_3) 和月形單胞菌屬1 (Selenomonas_1)、未分類的韋榮氏球菌科(unclassified_f_Veillonellaceae)、 克里斯滕森菌科R-7 菌群(Christensenellaceae_R-7_group)、未分類的普雷沃氏菌科、 未排位的擬桿菌科RF16 菌群(norank_f_Bacteroidales_RF16_group)、奎因氏菌屬(Quinella)、普雷沃氏菌科UCG-001 菌屬、瘤胃球菌科UCG-014 菌屬、norank_o_Chloroplast、 丁酸弧菌屬2(Butyrivibrio_2)、未排位的擬桿菌目(norank_o_Bacteroidales)、 瘤胃球菌科UCG-002 菌屬、 Eubacterium_coprostanoligenes_group。 其中,普雷沃氏菌屬1、 理研菌科RC9 菌屬和norank_f_F082 為優(yōu)勢菌屬。
表5 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物物種組成(屬水平)%
圖7 所示,在屬水平相對豐度前15 位的物種中, 硒添加顯著提高了未排位的鼠桿菌科和奎因氏菌屬的相對豐度(P<0.05)。 圖8 所示,屬水平相對豐度15 位之后的物種中,硒添加顯著提高了瘤胃球菌科UCG-010 菌屬、 艱難桿菌屬(Mogibacterium)、毛螺菌科FE2018 菌群、毛螺菌科AC2044 菌群、 未排位的克里斯滕森菌科以及FD2005、Family_XIII_AD3011_group、Caviibacter和Kandleria 的相對豐度(P<0.05);顯著降低了假單 胞 菌 屬 (Pseudomonas) 和M2PT2-76_termite_group 的相對豐度(P<0.05)。
圖7 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物相對豐度前15 位的物種(屬水平)
圖8 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物相對豐度15 位之后有顯著差異的物種(屬水平)
2.4.5 LEfSe 物種差異判別分析 如圖9 所示,門到屬水平LEfSe 物種差異判別分析結(jié)果表明,對照組中月形單胞菌屬 3、g_norank_c_MVP_15、c_MVP_15、o_norank_c_MVP_15、f_norank_c_MVP_15、g_Anaerococcus、f_Family_XI_o_Clostridiales、假單胞菌屬、 假單胞菌科(Pseudomonadaceae)、g_M2PT2_76_termite_group 以及琥珀酸單胞菌屬(Succinatimonas)顯著富集,而加硒組中奎因氏菌屬、鼠桿菌科、鼠桿菌科未排位的屬、瘤胃球菌科UCG-004 、UCG-005 和UCG-010 菌屬、普雷沃氏菌科NK3B31 菌群、FD2005、梭桿菌門、梭桿菌目(Fusobacteriales)、梭桿菌綱(Fusobacteriia)、g_Family_XIII_AD3011_group、 毛螺菌科FE2018菌群、巴斯德氏菌科(Pasteurellaceae)、巴斯德氏菌目 (Pasteurellales)、 艱難桿菌屬以及g_Bibersteinia 顯著富集。
圖9 對照組和硒添加組綿羊瘤胃微生物L(fēng)EfSe 物種差異判別分析(LDA=2)
3.1 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊血漿HSP-70 的影響 HSP-70 是機(jī)體為了抵抗應(yīng)激引起的組織細(xì)胞損傷而產(chǎn)生的一組特殊的蛋白質(zhì) (薛惠琴等,2016)。熱休克蛋白是家族中最保守、含量最豐富的一種非特異性內(nèi)源保護(hù)蛋白,其參與機(jī)體免疫功能調(diào)節(jié)以及作為分子伴侶修復(fù)損傷,進(jìn)而提高細(xì)胞耐受力和抗細(xì)胞凋亡, 但其保護(hù)作用具有時效性,而且過度生成會影響細(xì)胞的正常功能,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞損傷甚至死亡(Malyshev,2013;陳艷,2007;王楓等,2000)。熱應(yīng)激條件下,HSP 作為一種細(xì)胞防御和修復(fù)機(jī)制被誘導(dǎo)表達(dá),因而血液或組織中的水平會提高(Slimen 等,2016)。 研究表明,在HSP 家族中,HSP-70 對溫度最為敏感, 因而可作為熱應(yīng)激的生物指示物(Nagayach 等,2017;Yadav 等,2016)。 薛惠琴等(2016)研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加硒顯著下調(diào)了蛋雞肝臟HSP-70 mRNA 的表達(dá)。 施力光等(2016)在補(bǔ)飼硒和維生素E 對高溫季節(jié)山羊精液品質(zhì)、抗氧化酶活性及熱休克蛋白表達(dá)的影響研究報(bào)道中提出,加硒顯著降低了山羊精液HSP-70 mRNA 的表達(dá)水平。 本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激條件下加硒顯著降低了綿羊血漿HSP-70 的含量,表明硒具有緩解熱應(yīng)激的作用。
3.2 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃發(fā)酵的影響瘤胃pH、NH3-N 和VFA 是判斷瘤胃發(fā)酵情況的重要參數(shù)(徐振松,2014)。 瘤胃正常pH 為5.5 ~7.5,過高或過低均不利于瘤胃微生物的繁殖,進(jìn)而導(dǎo)致瘤胃發(fā)酵模式改變。 一些研究表明,熱應(yīng)激會導(dǎo)致瘤胃pH 降低(蔡麗媛,2015),但也有關(guān)于熱應(yīng)激提高瘤胃pH 的報(bào)道(張燦,2016;溫雅俐,2011)。盡管多數(shù)研究支持熱應(yīng)激可降低瘤胃pH, 但本試驗(yàn)條件下對照組綿羊的瘤胃pH 仍在正常范圍內(nèi)(7.45),并沒有發(fā)生明顯的降低,這可能與試驗(yàn)動物處于完全放牧狀態(tài)有關(guān)。 本研究結(jié)果顯示,硒添加對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊的瘤胃pH 無顯著影響,這與多數(shù)研究支持的硒(亞硒酸鈉和硒酸鈉、包被硒、蛋氨酸硒及酵母硒)不影響瘤胃pH 的結(jié)論一致(張清月等,2018;孫國平等,2013;倪麗麗,2011;劉強(qiáng)等,2007)。 適宜的瘤胃NH3-N 濃度是瘤胃正常發(fā)酵的重要條件。 張燦(2016)研究表明,熱應(yīng)激會提高藏綿羊瘤胃NH3-N 濃度。 在奶牛(孫國平等,2013)、湖羊(朱翱翔等,2017)等動物日糧中添加硒發(fā)現(xiàn),可顯著降低瘤胃NH3-N 濃度,這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。 Nonaka 等(2008)以及Freestone 和Lyte(2010) 均報(bào)道, 熱應(yīng)激顯著降低了反芻動物瘤胃TVFA 的濃度。 朱翱翔等(2017)在湖羊日糧中添加0.3 mg/kg 的酵母硒提高了瘤胃TVFA 的含量。與上述研究結(jié)果相近,本試驗(yàn)中加硒組與對照組相比具有提高綿羊瘤胃TVFA 含量的趨勢。 從瘤胃發(fā)酵指數(shù)看出,NH3-N 濃度顯著降低,TVFA 濃度也有提高趨勢,而pH 沒有顯著差異,可能與硒提高了瘤胃微生物豐度從而增強(qiáng)了微生物的降解能力有關(guān)。
3.3 硒對熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃微生物區(qū)系的影響 在瘤胃微生物門水平上, 擬桿菌門和厚壁菌門為優(yōu)勢菌門。眾所周知,厚壁菌門屬于革蘭氏陽性細(xì)菌,主要產(chǎn)生丙酸和丁酸鹽,擬桿菌門屬于革蘭氏陰性細(xì)菌,主要分解纖維及難消化的物質(zhì)并產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸。研究發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激導(dǎo)致厚壁菌門豐度逐漸降低,擬桿菌門豐度逐漸增加(鐘書,2019)。 本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),盡管兩組間厚壁菌門和擬桿菌門相對豐度無顯著差異,但與對照組相比,硒添加組擬桿菌門相對豐度降低6.03%、 厚壁菌門相對豐度提高6.14%。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與對照組相比,硒添加組綿羊瘤胃中梭桿菌門的相對豐度顯著提高。 梭桿菌門具有發(fā)酵氨基酸和葡萄糖的作用(陳雙雙等,2018),因而在熱應(yīng)激條件下添加硒可能提高了營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。 但梭桿菌門相對豐度較低(低于1%),其在緩解熱應(yīng)激過程中的貢獻(xiàn)有待進(jìn)一步研究。
普雷沃氏菌和新月形單胞菌屬于淀粉降解菌,而瘤胃球菌和毛螺菌屬于纖維降解菌。多數(shù)研究表明, 熱應(yīng)激條件下瘤胃淀粉降解菌數(shù)量顯著增加,纖維降解菌數(shù)量顯著降低(Uyeno 等,2010)。 例如,鐘書(2019)在THI 介導(dǎo)的山羊瘤胃細(xì)菌群落變化的研究中發(fā)現(xiàn),隨著熱應(yīng)激強(qiáng)度的增強(qiáng),瘤胃中普雷沃氏菌屬的豐度增加;蔡麗媛(2015)研究發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激顯著提高了山羊瘤胃中新月形單胞菌的豐度,顯著降低了瘤胃中纖維降解菌的豐度。 本研究發(fā)現(xiàn),對照組中新月形單胞菌屬3 顯著富集,加硒組中瘤胃球菌科UCG-004、UCG-005 和UCG-010菌屬以及毛螺菌科FE2018 菌群顯著富集,而且熱應(yīng)激條件下添加酵母硒顯著提高了放牧綿羊瘤胃中瘤胃球菌科UCG-010 菌屬以及毛螺菌科FE2018 和AC2044 菌群的相對豐度。
瘤胃微生物的活動與瘤胃發(fā)酵指標(biāo)密切相關(guān)。 研究表明, 瘤胃中新月形單胞菌豐度的增加有利于丙酸和乳酸發(fā)酵(馬峰濤,2010;于鴻玲等,2006)。盡管本試驗(yàn)對照組中月形單胞菌屬3 顯著富集,但兩組間丙酸生成無顯著差異,推測可能與試驗(yàn)動物處于完全放牧狀態(tài)(日糧缺少丙酸發(fā)酵底物)有關(guān)。 研究表明,瘤胃球菌和毛螺菌會促進(jìn)乙酸和丁酸 的生成 (Sibai 等,2020; 李 晗等,2019)。 而且丁酸具有促進(jìn)瘤胃乳頭發(fā)育的作用(Mccurdy 等,2019)。 本試驗(yàn)盡管沒有發(fā)現(xiàn)兩組間乙酸和丁酸生成有顯著差異, 但TVFA 的生成在加硒組中有提高趨勢, 這可能與加硒組中瘤胃球菌和毛螺菌的顯著富集有關(guān)。 研究發(fā)現(xiàn), 40 ℃的環(huán)境溫度條件與35 ℃相比, 每千克DMI 的瘤胃甲烷生成顯著提高(Yadav 等,2016),這與熱應(yīng)激導(dǎo)致瘤胃中與甲烷生成相關(guān)的微生物的活性改變以及瘤胃內(nèi)溫度的提高有關(guān)(King 等,2011)。 瘤胃中存在的產(chǎn)甲烷菌主要為甲烷短桿菌屬、 甲烷細(xì)菌屬、甲烷微菌屬和甲性烷八疊球菌屬。 此外,瘤胃中存在一些微生物,如奎因氏菌屬和Kandleria,其豐度的提高與降低甲烷生成有關(guān)(Kumar等,2018)。本試驗(yàn)中,添加酵母硒顯著提高了熱應(yīng)激條件下放牧綿羊瘤胃中奎因氏菌屬(豐度前15位)和Kandleria 的豐度,并且在加硒組中顯著富集,推測硒可降低熱應(yīng)激誘導(dǎo)的瘤胃甲烷生成。但本研究并未檢測瘤胃中甲烷的生成, 有必要在今后的研究中進(jìn)一步探討。目前,關(guān)于鼠桿菌科功能的研究較少,一些研究發(fā)現(xiàn),鼠桿菌科與丙酸產(chǎn)生和長壽有關(guān)(Mccurdy 等,2019),高溫環(huán)境下老鼠腸道中鼠桿菌科的豐度顯著降低 (Chevalier 等,2020)。 本試驗(yàn)結(jié)果顯示,硒添加顯著提高了瘤胃中鼠桿菌科豐度,且在加硒組中顯著富集,提示硒抑制了熱應(yīng)激誘導(dǎo)的瘤胃中鼠桿菌數(shù)量的降低。
綜上所述, 硒可通過影響瘤胃微生物區(qū)系實(shí)現(xiàn)對熱應(yīng)激的緩解作用。本研究還發(fā)現(xiàn),很多未知功能的瘤胃微生物在對照組和硒添加組之間的差異, 這些微生物活性的改變對熱應(yīng)激的緩解是否有作用隨著其功能的揭示有待于進(jìn)一步研究。
日糧中添加酵母硒對放牧綿羊的熱應(yīng)激具有緩解作用,這種緩解作用與硒改變瘤胃微生物菌群組成進(jìn)而改變瘤胃發(fā)酵以及營養(yǎng)物質(zhì)的利用有關(guān)。