不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能.pdf

基金项目:陕西省县域重点科技项目()年延安市科技局园区与县域特色经济创新链项目()延安市生物资源开发与利用科技创新团队专项基金项目陕西省教育厅服务地方专项计划项目()作者简介:郑超超 女硕士研究生 从事微生物资源与利用和环境微生物学研究工作:.通讯作者 男教授博士硕士生导师 主要从事微生物资源与利用和环境微生物学研究工作:.收稿日期:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能郑超超 李买平 郝 雷 柳晓东 姜影影 贺晓龙 邓振山(.延安大学 生命科学学院陕西 延安.延安市宝塔区畜牧兽医中心陕西 延安)摘 要 探究不同年期发酵程度对发酵床垫料细菌群落多样性及功能的影响探究其中的有益微生物开发适合陕北地区的发酵床专用菌剂 以铺设、和 年的发酵床垫料为研究对象新铺设的发酵床垫料作为对照()采用 高通量测序技术分别测定不同年期发酵床垫料细菌群落 基因 区序列并进行生物信息学分析 不同年期发酵床垫料获得 区 条有效序列聚成 种操作分类单元()分属于 个门 个纲 个目 个科和 个属其中厚壁菌门()和变形菌门()为发酵床垫料的主要优势菌门其占比为.其次为拟杆菌门()和放线菌门()其占比分别为.和.指数和 指数分别在.和.之间不同年期发酵床垫料细菌群落的丰度和多样性指数均高于对照且随着发酵年限的增加多样性与生长年期呈正相关致病细菌埃希氏菌属()及肠杆菌属()丰度和多样性指数下降趋势明显 优势细菌属数目、组成及其丰度随发酵年限的不同而有所差异 短波单胞菌属()和芽胞杆菌属()的总丰度最高分别在.和.之间且优势细菌属中存在具有有益功能性状的微生物类群 群落功能预测分析初步显示不同年期的发酵床垫料细菌群落功能有所差异其中年限为 年的发酵床垫料微生物群落的功能信息最为丰富主要涉及到转运蛋白及磷酸转移酶系统功能其他年期主要体现在 转运蛋白、细菌分泌系统、细菌毒素类及调控系统等功能方面 不同年期发酵床垫料细菌群落组成和功能存在较大差异且发酵年限影响了发酵床垫料细菌群落多样性、群落结构及功能随着发酵年限的增加有益菌属丰度增加致病菌属丰度下降关键词 微生物发酵床不同年期发酵床垫料高通量测序细菌多样性功能预测中图分类号 文献标识码 文章编号 ():./.(.)微生物学杂志 年 月第 卷 第 期 .().().我国畜禽废物年总量高达 亿 是工业废弃物的.倍 畜禽废物除了污染土壤、水体外还会产生大量的臭味气体如氨气、硫化氢、硫醇和甲硫醇等产生了养殖粪污堆积等问题给环境及人畜的正常生活带来不利的影响 微生物发酵床技术是一种绿色养殖方式通过分解消纳粪污符合环保要求且利于家禽生长 发酵床养殖模式是一种环境友好的动物养殖技术以木屑、稻壳、秸秆等农业废弃物为发酵床垫材料添加微生物复合菌降解粪污减少对环境的污染改善畜禽的生存环境 发酵床养猪模式的发展不仅提升了养殖的经济效益促进养殖产业生产能力及市场竞争力同时解决了粪污堆积、环境污染及生猪健康养殖等问题 微生物发酵床技术已列入国家重点环境保护应用技术中对于解决畜禽粪便的污染问题具有很好的推广价值 目前我国大部分发酵菌剂引进于国外这与我国的养殖环境不相协调菌剂微生物很难竞争过原有的土著微生物发挥不了改良调节的作用等有些菌剂如 已经被应用于发酵床但是针对性不强成本也相对较高 因此发酵菌剂的研究势在必行 但引进发酵技术的同时却忽略了对发酵床菌剂的改进研究 由于不同环境下微生物的生长情况和代谢特性存在很大的差异引进的发酵菌种往往在生产过程中出现各种问题导致发酵床养殖成本升高、利润降低甚至死床已经成为该技术发展的瓶颈问题 目前国内专门应用于发酵床的菌剂很少菌剂品质也良莠不齐 因此发酵床垫料中存在的微生物是发酵床运行的核心其微生物的种类及数量对发酵床功能的正常发挥及养殖动物的健康至关重要 发酵床中细菌种类丰富研究发酵床中蕴含的微生物群落可累积丰富的微生物资源 由于发酵床的正常运行和功能发挥与其发酵床垫料中的相关微生物种类息息相关因此研究发酵床垫料微生物组成与结构具有重要意义 影响发酵床中微生物多样性因素众多柳晓波等研究发现与传统的水泥地养殖相比发酵床养殖技术可提供稳定而丰富的菌群和 期 郑超超等:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能 稳定的温湿度有利于猪仔生存 不同深度和不同发酵程度发酵床垫料的微生物组成水平也存在差异 常见的发酵床垫料的优势菌属有节杆菌属()、芽胞杆菌属()、梭菌属()及肠杆菌属()目前已有研究表明发酵床中的微生物随着发酵床垫料使用时间而发生变化 发酵床技术的应用给养殖业带来了前所未有的发展但由于不同地区环境存在差异目前关于时间间隔较长且环境温差较大的陕北地区发酵床养殖及相关发酵床专用菌剂研制鲜有报道且不同时段的发酵床垫料中细菌多样性变化对陕北地区生猪养殖具有启发意义 综上所述开发陕北地区本土化复合发酵菌剂建立微生物发酵床实现对畜禽废物的原位处理减少排放能在一定程度上降低生产成本取得较好的环境和经济效益 鉴于此本研究针对生猪养殖过程中造成严重污染和副产物资源化问题围绕养殖污染微生物治理、微生物资源筛选通过从陕北地区养殖场以及周边分离筛选出适合养殖环境、性能优良的菌株使之在畜禽粪便中充分生长繁殖形成优势菌群形成发酵床复合菌剂 本研究选取延安市宝塔区通过发酵床技术养猪场铺设、和 年的发酵床垫料为研究对象新铺设的发酵床垫料作为对照()采用 高通量测序技术分析不同年期发酵床垫料细菌群落组成变化及其相互关系以开发其中蕴含的有益微生物资源为适合陕北地区的发酵床专用菌剂的研制、发酵床垫料的维护及养殖粪污降解等方面提供参考 材料与方法.材料.研究区概况 样品采自延安市宝塔区姚店镇小张沟村()一家大型现代化养猪场该养猪场于 年从福建省农业科学院引进发酵床养猪技术可为本研究提供充足的不同年限的发酵床垫料来源 采样点地处暖温带温和半湿润气候区年平均温度.一月平均气温 .七月平均气温.极端最高气温.极端最低气温.最热月份平均相对湿度 年日照 年降水量 集中在 月.样品采集与处理样品采集于 年 月 日新铺设的发酵床垫料作为对照()试验组发酵年限分别为一年(年期)、两年(年期)、三年(年期)和四年(年期)的发酵床垫料 通过五点采样法采集样品其中每一样点采集 个不同深度(、)发酵床垫料样品混合每个样点采集重量为 共 最后将五个样点采集的发酵床垫料混合为一个样品共计 一个年份采集 个样品共采集 个发酵床垫料样品 分装于灭菌的自封袋中低温保存运回实验室于 保藏用于土壤微生物 的提取及后续测试.主要试剂与仪器设备 型 抽提试剂盒()琼脂糖凝胶()聚合酶()胶回收试剂盒()电泳 仪(北 京 市 六 一 仪 器 厂 )型 仪()测序仪()微型离心机(合肥艾本森科学仪器有限公司)小型离心机()粉碎研磨仪(上海万柏生物科技有限公司).方法.基因组 的提取及扩增测序 离心管中加入.发酵床垫料根据磁珠法土壤和粪便基因组 提取试剂盒(中国)说明书进行总 提取 应用 及 琼脂糖凝胶电泳(电压 /)进行 纯度、浓度检测及 完整性检测 采用 ()和()引物扩增细菌 基因 区 每个样本个 重复将 个重复的 产物混合使用琼脂糖凝胶电泳检测产物 利用 胶回收试剂盒对 产物纯化 对其进行检测定量 根据、标准操作规程将纯化后的扩增片段构建 的文库 利用 公司的 平台进行测序 微 生 物 学 杂 志 卷.数据处理、发酵床垫料细菌群落多样性分析及功能预测 用 软件中插件()对所有样品的全部原始序列()进行质量控制修剪、去噪、拼接、去嵌合体 形成特征表格 使用 软件(.:/./)根据 的相似度对序列进行 聚类应用 软件剔除嵌合体得到 代表序列选出与 代表序列相似性在 以上的序列生成 表格 利用 (:/./)对每条序列进 行 物 种 分 类 注 释 比 对 数 据 库()设置比对阈值为 根据每个 中序列的条数获其 的丰度值 选取物种绝对丰度前 进行优势物种分类 进行样品组间和组内共有及特有 数目分析、物种组成及物种差异性分析 应用 插件计算多样性矩阵 多样性分析应用、和 指数评估样本本身的多样性程度 多样性指数应用 距离进行主坐标分析()评估样本之间的微生物群落结构差异性 应用 软件预测微生物群体可能的功能组成 使用.软件进行单因素方差分析并利用 法进行差异显著性检验 结果与分析.不同年期发酵床垫料细菌 及其多样性分析经质量控制、去噪、拼接与去嵌合体(表)共获得 条序列、种 年期、年期、年期、年期及对照组有效序列均值分别为、及 其中最小值为()最大值为()样品有效序列表明不同年期发酵床垫料微生物组成有差异 特征序列数量最大为 年期分别为 年期、年期和 年期的.倍、.倍和.倍 四个年期发酵床垫料含量均高于对照组表明发酵床垫料使用年期可影响其细菌多样性 样品 范围在 ()()之间 年期 数目最多 稀释曲线(图)显示所有样品随着序列数量的增加所观察到的 数量逐渐趋于平缓达到饱和 说明随着测序深度增加获得的新物种不会显著增加即测序获得的数据量合理能反映绝大多数的细菌信息图 基于 指数分析的各样品稀释曲线图.表 发酵床垫料细菌多样性测序结果分析 样本有效序列相似性分析条件 .注:表中同一行不同字母标记表示差异显著性(.)通过多样性指数分析表 结果表明各样品均 衡 度 较 好 其 中指 数 范 围 在()()指数范围在 ()()之间 年期 和 指数较高发酵床垫料细菌丰度最高其次为 年期 指数范围在().()指数范围在 ().()根据 指数和 指数反应样品细菌群落丰度其中 年期指数最高 年期指数最低均高于对照组其 和 指数分别为.和 结果表明发酵床垫料中 年期细菌丰度最高 年期最低 此外四个年期各指数明显高于对照组使用后的发酵床垫料细菌群落丰度高 期 郑超超等:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能 于原始发酵床垫料细菌丰度.不同年期发酵床垫料细菌种群归类分析共检测到 门 纲 目 科 属和 种细菌 共有物种 种特有物种中 年期 为 种 年期 种 年期 种 年期 种对照组 种 共有物种分别隶属于变形菌门()、厚壁菌门()和拟杆菌门()变形菌门主要含 个属:短波单胞菌属()、无色杆菌属()、苍白杆菌属()和一未知属厚壁菌门 个属:芽胞杆菌属()、赖氨酸芽胞杆菌属()及一未知属拟杆菌门 个属鞘氨醇杆菌属()及一未知种 随着发酵床垫料使用时间延长细菌特征种类也发生了变化从 年期的 种到使用两年后增加到 种三年后显著减少到 种第四年闲置后上升到 种(图)图 样品共有及特有物种组成分析.不同年期发酵床垫料细菌门及科水平的优势种群分析门分类水平微生物群落结构组成分析如图 所示对照组优势菌门为厚壁菌门(.)其次为变形菌门(.)存在少量拟杆菌门实验组中主要为厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门和放线菌门 其中 年期发酵床垫料厚壁菌门(.)和变形菌门(.)占主导地位含少量拟杆菌门(.)和放线菌门(.)年期细菌群落与 年期相比数量增加且结构更为复杂其中变形菌门、拟杆菌门.、厚壁菌门.及放线菌门.并出现绿弯菌门()和疣微菌门(.)年期中细菌群落显著减少 其中变形菌门()及厚壁菌门(.)为优势门 年期 发 酵 床 垫 料 出 现 新 分 类 群:疣 微 菌 门(.)、蓝细菌门()与芽单胞菌门()变形菌门(.)与拟杆菌门(.)为优势类群含部分厚壁菌门()与放线菌门(.)总体变化为:年期和 年期细菌群落丰度大于 年期和 年期其中厚壁菌门在初始发酵床垫料中的含量随使用时间的增长显著降低 年期时降低到(相对含量降低.)变形菌门群落结构与厚壁菌门呈相反趋势初始发酵床垫料使用至 年期时变形菌门增加.且 年期细菌群落结构趋于复杂 拟杆菌门在 年期、年期和 年期中较稳定存在在对照组中仅有少部分存在 结果表明在不同时期发酵床垫料细菌群落有差异(图)在门群落水平上有三个未明确分类的细菌差异显著说明发酵床垫料中含有未被发掘的微生物资源图 不同年期发酵床垫料物种组成分析(门水平).()微 生 物 学 杂 志 卷在科水平细菌群落组成中对照组主要包括链球菌科()和乳酸杆菌科()四个不同年期发酵床垫料主要含有芽胞杆菌科()、柄杆菌科()、布鲁氏菌科()、鞘脂杆菌科()、产碱杆菌科()、丛毛单胞菌科()和红杆菌科()初始发酵床垫料使用一年后(年期)细菌群落结构发生变化由初始发酵床垫料中的链球菌科(.)和猪皮杆 菌 科(.)演 替 为 芽 胞 杆 菌 科()、柄杆菌科(.)、布 鲁 氏 菌 科()、鞘脂杆菌科(.)和产碱杆菌科()年期主要为柄杆菌科(.)、布鲁氏菌科(.)、鞘脂杆菌科(.)、芽胞杆菌科(.)、丛毛单胞菌科(.)和红杆菌科()年期发酵床垫料主要有芽胞杆菌科(.)、柄杆菌科(.)、布鲁氏菌科(.)、鞘脂杆菌科(.)和产碱菌科(.)年期发酵床垫料优势科群落与 年期一致其中柄杆菌科(.)和鞘脂杆菌科(.)含量增加芽胞杆菌科(.)、布鲁氏菌科(.)和产碱杆菌科(.)减少 年期中芽胞杆菌科(.)含量显著降低于 年期中再次增加在 年期时含量下降为.结果表明不同使用期限的发酵床垫料细菌组成呈现曲线变化主要细菌丰度有差异(图)图 不同年期发酵床垫料门、科群落差异分析.不同年期发酵床垫料优势细菌属的组成选取丰度最高的前 个属 代表序列进行系统进化分析并绘制进化关系聚类树图(图)拟杆菌门鞘氨醇杆菌属()在 年期和 年期发酵床垫料中丰度较高且与 和地杆菌属()亲缘关系较近 黄杆菌属()与金黄杆菌属()亲缘关系相近 黄杆菌属在 年期发酵床垫料中丰度较高与金黄杆菌属在 年期发酵床垫料含量较高食冷菌属()在 年期发酵床垫料中丰度较高 厚壁菌门中梭菌属()与嗜碱菌属()主要存在于 年期发酵床垫料中 年期中少量存在短芽胞杆菌属()与赖氨酸芽胞杆菌属()存在于 年期发酵床垫料中芽胞杆菌属()主要分布在 年期和 年期发酵床垫料中乳酸杆菌属()与链球菌属()在对照组中显著存在且两者系统发育亲缘关系较近 放线菌门中红球菌属()大量存在于 年期发酵床垫料中纤维菌属()在 年期及 年期中少量存在白色杆菌属(期 郑超超等:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能 )在 年期发酵床垫料中大量存在微杆菌属()于 年期发酵床垫料中少量存在在 年期中丰度较高 不同年期发酵床垫料变形菌门细菌种类丰富 个属 代表形成两个分支 其中一分支主要分布于 年期发酵床垫料中 对氯苯胺属()在 年期发酵床垫料显著存在 此外、寡养单 胞 菌 属()、埃 希 氏 菌 属()、肠杆菌属()、丛毛单胞菌属()和噬氢菌属()于 年期中少量存在主要在 年期发酵床垫料中大量聚集无色杆菌属()、产碱杆菌属()及腾黄单胞菌属()在 年期发酵床垫料中丰度显著高于其他年期发酵床垫料假单胞菌属()和不动杆菌属()在 年期发酵床垫料中丰度较高其次为 年期 第二分支在 年期发酵床垫料中丰度显著低于其他年期发酵床垫料、和 在 年期发酵床垫料中丰度较高在 年期发酵床垫料中丰度较低副球菌属()、鞘氨醇盒菌属()和枝动杆菌属()于 年期发酵床垫料中显著存在 苍白杆菌属()主要存在于 年期发酵床垫料中土壤杆菌属()、柄杆菌属()、德沃斯氏菌属()和 主要存在于 年期发酵床垫料中 属水平热图分析表明不同年期样本中细菌组成丰度及结构不同图 系统进化及组间物种丰度分析(属水平).().不同年期发酵床垫料细菌功能基因预测为探究不同年期发酵床垫料细菌组成结构差异与功能间的联系本研究通过 数据库进行相关功能预测 水平中新陈代谢(微 生 物 学 杂 志 卷)、环境信息处理()、遗传信息处理()和未知分类功能()为不同年期发酵床垫料的主要功能该水平不同年期发酵床垫料功能基因无显著差异基于 分析各等级功能基因在不同年期发酵床垫料中的主导能力(图)水平中初始发酵床垫料基因丰度主要为核糖体肽酶()和转录因子()年期发酵床垫料主要为氧化磷酸化作用()其次为 转运蛋白()年期和 年期发酵床垫料主要为原核生物的碳固定途径()和乙醛酸和二羧酸的代谢()年期发酵床垫料主要为 转运蛋白功能应用 进行不同年期发酵床垫料 水平各项功能基因丰度差异分析(图)转运蛋白()在 年期发酵床垫料中显著高于其他三个年期其次为 年期初始发酵床垫料显著最低 磷酸转移酶系统()在初始发酵床垫料显著高于四个年期发酵床垫料其次 年期和 年期显著高于 年期和 年期 转运蛋白基因丰度对照组中显著高于 年期和 年期发酵床垫料其次为 年期与 年期两者间差异显著 细菌分泌系统()、细菌毒素类()和调控系统()四个年期发酵床垫料均显著高于对照组且细菌分泌系统在 年期发酵床垫料中显著最高结果表明不同时期发酵床垫料中相应的细菌群落功能基因丰度有差异图 不同年期发酵床垫料细菌主导能力 分析图.图 不同年期发酵床垫料组间功能差异分析.期 郑超超等:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能 讨 论本研究通过扩增不同年期发酵床垫料细菌 区域采用 二代测序技术进行四个不同年期发酵床垫料细菌组成和多样性分析并对不同年期发酵床垫料进行功能预测研究细菌群落与功能之间的联系 共获得 条序列其中 年期至 年期有效序列均值分别为 、和 对照组最小为 最小值为初始发酵床垫料对照组 最大值为 年期发酵床垫料 检测到共有物种 种特有物种中丰度最高为 年期发酵床垫料 研究发现发酵年限不同会影响发酵床垫料细菌组成与结构多样性分析表明 年期发酵床垫料的细菌丰度最高其次为 年期 年期细菌种类最多 年期最少 此外四个年期各指数分别显著高于对照组并且样品组间差异较大物种多样性分析表明不同年期发酵床垫料中厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门及变形菌门为优势门群落此结果与相关研究结论一致 在微生物发酵床垫料与猪仔粪污形成一个发酵系统时细菌含量会逐渐变化 随着发酵垫料的使用发酵床垫料中细菌群落趋于复杂 年期发酵床垫料与 年期发酵床垫料细菌组成相比 年期细菌丰度增加且结构更加复杂出现绿弯菌门和疣微菌门 随着时间延长 年期发酵床垫料细菌群落减少其中拟杆菌门与放线菌门含量仅为.和.年期发酵床垫料细菌群落结构出现新的分类群:疣微菌门、蓝细菌门和芽单胞菌门 疣微菌门在 年期发酵床垫料中出现使用一年后其含量降低至消失发酵床垫料闲置后该分类群再次出现不同发酵年期发酵床垫料中起主要降解作用的细菌不同 年期发酵床垫料中主要细菌为鞘氨醇杆菌属()、梭菌属()、嗜碱菌属()、白色杆菌属()、芽胞杆菌属()、短芽胞杆菌属()、赖氨酸芽胞杆菌属()、和该时期病原菌丰度较低 鞘氨醇杆菌属隶属拟杆菌门鞘氨醇杆菌科分布广泛在堆肥、污泥、植物及动物中均存在多具有降解特性 梭菌属、嗜碱菌属及芽胞杆菌属是堆肥中的常见菌其中芽胞杆菌能够降解发酵床垫料有机质参与猪粪降解与发酵床病原生防过程在发酵中起重要作用 而大量存在的、及 可能具有特定功能进行相关功能研究可获得更广泛的生物资源 年期发酵垫料中食冷菌属()、微杆菌属()、寡养单胞菌属()、埃希氏菌属()、肠杆菌属()和假单胞菌属()含量较高 值得注意的是随着发酵床垫料的使用该时期病原菌埃希氏菌属及肠杆菌属等致病菌大量聚集 研究表明食冷菌属这一新物种对多种抗生素具有抗性生物防治潜能及机理研究发现微杆菌属菌株对青霉菌具有较强的抵抗作用并与甲硫氨酸以及异戊二烯等诱导抗性相关物质合成单萜类基因寡养单胞菌属部分菌株抵抗多重耐药病原体的作用在农业、工业、医药领域表现出良好的应用研发前景 假单胞菌属隶属于假单胞菌科假单胞菌科分布广泛其中许多细菌具有很强的降解油脂、烷烃、酚类和有机氮的能力 该时期还有大量 丛 毛 单 胞 菌 属()、噬 氢 菌 属()、副球菌属()、鞘氨醇盒菌属()及枝动杆菌属()等具有降解特性的有益细菌供发酵床正常运行 随着发酵床垫料的使用降解类细菌丰度发生变化 年期发酵床垫料中芽胞杆菌属、黄杆菌属()、无色杆菌属()、产碱杆菌属、腾黄单胞菌属及苍白杆菌属为主要降解菌 同 年期相比 年期发酵床垫料中的细菌群落结构较为简单原因可能为随着使用年份的增加部分菌株不再适应发酵床系统环境而被淘汰 年期发酵床垫料中大量存在的致病菌丰度降低可见发酵床的使用可以减少病原菌的滋生该结果与陈倩倩等对福建一养殖场发酵床细菌多样性研究结果一致表明发酵床可以抑制致病菌生存保证家禽健康有研究表明产碱杆菌属的粪产碱菌()可抑制大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌()等病原菌这对揭示发 微 生 物 学 杂 志 卷酵床技术对病原菌控制具有防治作用和启发意义 该时期芽胞杆菌属丰度在 年期中依然极高表明该属菌属适用于发酵床系统 年期发酵床垫料中红球菌属、金黄杆菌属、短芽胞杆菌属()、赖氨酸芽胞杆菌属()、假单胞菌属、不动杆菌属()、土壤杆菌属()和柄杆菌属()显著存在 由于该年期发酵床垫料已露天闲置其微生物群落趋于复杂可能与环境有关因 年期发酵床垫料处于一个致病菌降解的关键时段到第四年发酵床致病菌丰度降低细菌群落处于一个较好的环境 因此可以通过挖掘高年期发酵床垫料中土著微生物应用于发酵床养殖技术中以提高地区发酵床养殖效益为探究不同年期发酵床垫料中细菌功能差异本研究初步进行功能预测 随着使用时间的增长发酵床垫料内部物质结构发生变化可能导致不同年期发酵床垫料行使功能有差异 研究结果表明 通路 水平中各项功能基因丰度无显著差异 通过 水平中基因丰度较高的环境信息加工功能差异分析表明对照组初始发酵床垫料中转运蛋白及磷酸转移酶系统功能基因丰度显著高于已发酵的四个年期发酵床垫料初始发酵床垫料中细菌种类较少且与其他四个年期发酵床垫料相比较无特殊发酵环节不与猪仔构成系统环境此时对于系统调节及细菌分泌系统等功能的行使不显著则相关基因丰度较低对照组中细菌主要进行有机物质转换用于维系自身生命进程根据物种变化推测乳酸杆菌属与链球菌属在初始发酵床垫料中显著存在可能主导转运蛋白及磷酸转移酶系统相关功能的进行 年期和 年期发酵床垫料中猪仔肠道粪污的排放及病原菌产生导致磷酸转移酶系统介导应激反应调节粪污中碳氮物质代谢来调控发酵床的运行 转运蛋白、细菌分泌系统、细菌毒素类及调控系统在四个年期发酵床垫料中均显著高于对照组 转运蛋白可转运的底物包括有机离子、单糖、聚糖、胆固醇、磷脂、氨基酸、肽、蛋白质、毒素、药物、抗生素和异源物质等 使用发酵床可降低病原菌的产生的结果与该研究一致发酵床垫料中埃希氏菌属及肠杆菌属丰度逐渐降低推测发酵床可以降低病原菌生存可能与发酵床中微生物拮抗作用有关其中产碱杆菌属可能对病原菌抑制具有重要作用 并且随着粪污排泄、有机质降解以及细菌毒素的产生导致发酵床微生物细菌分泌系统功能激活控制向外分泌蛋白质进行各级分泌系统调控使发酵床正常发挥作用综上本研究利用高通量测序技术分析不同年期发酵床垫料细菌多样性 四个年期发酵床垫料中微生物数量及种类差异显著起主要降解作用的细菌不同 年期和 年期发酵床垫料细菌丰度及种类低于 年期和 年期发酵床垫料 其次发酵床垫料中微生物主要以变形菌门、厚壁菌门、放线菌门及拟杆菌门为主 年期中起主要降解作用的是鞘氨醇杆菌属、梭菌属、嗜碱菌属、白色杆菌属、芽胞杆菌属、短芽胞杆菌属及赖氨酸芽胞杆菌属 年期发酵床垫料中食冷菌属、微杆菌属、寡 养 单 胞 菌 属()、丛毛单胞菌属、噬氢菌属()、副球菌属、鞘氨醇盒菌属和假单胞菌属为主要降解菌 年期发酵床垫料中芽胞杆菌属、黄杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属腾黄色单胞菌属及苍白杆菌属为主要降解菌 年期发酵床垫料中红球菌属、金黄杆菌属、短芽胞杆菌属、赖氨酸芽胞杆菌属、假单胞菌属、不动杆菌属、土壤杆菌属和柄杆菌属显著存在 功能预测与物种分析表明初始发酵床垫料显著存在的乳酸杆菌属与链球菌属主要进行转运蛋白及磷酸转移酶系统功能 四个年期发酵床垫料中 转运蛋白、细菌分泌系统、细菌毒素类及调控系统为主要功能研究表明不同发酵年期有关降解类有益细菌丰度、组成及功能存在差异而且随着发酵床垫料的使用病原菌数量逐渐降低因此发酵床养殖对猪仔生长具有积极作用 同时细菌群落组成与功能相适应不同发酵时期发酵床垫料中细菌组成差异可能导致功能变化这对发酵床正常运行和猪仔健康生长具有指导意义参考文献:张玲霞.发酵床技术在肉鸡养殖中的应用研究.农业开发与装备():.钟珍梅 林忠宁 陆蒸 等.发酵床技术在奶牛养殖中的应用及成效.现代农业科技():.郑雪芳 刘波 朱育菁 等.养猪发酵床发酵床垫料微生 期 郑超超等:不同年期发酵床垫料细菌群落多样性及功能 物及其猪细菌性病原群落动态的研究.农业资源与环境学报 ():.柳尧波 傅建功 任素 等.应用 分析发酵床养殖仔猪消化道菌群多样性及其演替.家畜生态学报():.叶胜强 龚萍 杨宇 等.鸭发酵床养殖安全性分析.家畜生态学报 ():.陈倩倩 刘波 朱育菁.微生物发酵床不同深度发酵床垫料的细菌群落多样性.农业环境科学学报 ():.郑雪芳 刘波 朱育菁.养猪发酵床不同发酵程度发酵床垫料微生物群落结构特征的 分析.中国生态农业学报(中英文)():.():.任素芳 郭立辉 骆延波 等.发酵床养殖对仔猪胃肠道大肠杆菌和乳酸菌增殖的影响.华中农业大学学报():.():.:.():.:.():.():.():.:.():.刘波 陈倩倩 阮传清 等.养猪微生物发酵床芽胞杆菌空间生态位特性.生态学报 ():.蓝江林 栗丰 刘波 等.养猪发酵床发酵床垫料微生物类群结构特性分析.福建农业学报 ():.():.():.():.():.赵国华 方雅恒 陈贵.生物发酵床养猪发酵床垫料中营养成分和微生物群落研究.安徽农业科学 ():.王震 尹红梅 刘标 等.发酵床垫料中优势细菌的分离鉴定及生物学特性研究.浙江农业学报 ():.赵金鑫.新型多粘菌素的抑菌机制及海洋细菌 分类及耐药性的研究.济南:山东大学.范卓莹.生物防治应用潜能及机理分析.杭州:浙江大学.邓阳 姜竹鸣 张玉琴.寡养单胞菌属细菌的研究进展.生物资源 ():.秦华明 王菊芳 朱明军 等.假单胞菌降解含油脂废水的研究.中国油脂 ():.李军冲 齐树亭 石玉新 等.一株假单胞菌降解溶解有机氮条件探讨.食品研究与开发():.王巧蕊 程星星 范宇睿 等.一株丛毛单胞菌对 吡啶甲酸的好氧生物降解.西安交通大学学报 ():.().():.陈倩倩 刘波 王阶平 等.养猪微生物发酵床垫料细菌多样性分析.环境科学学报 ():.丁友真 张书芳.家蝇幼虫体内的粪产碱菌有抑菌能力.中国媒介生物学及控制杂志 ():.周运来 张振华 范如芹 等.小麦秸秆不同还田方式下土壤微生物碳代谢多样性特征.生态与农村环境学报():.刘利鹏 苏鸿雨 梁寅峰 等.细菌 转运蛋白及其抑制剂研究进展.黑龙江畜牧兽医():.郭彤 吴艳 高巍.杏鲍菇菌糠作为发酵床垫料对断奶仔猪生长性能、肠道菌群及免疫功能的影响.畜牧与兽医 ():.微 生 物 学 杂 志 卷