甲烷氧化菌的分离与鉴定及其活菌制剂对奶牛瘤胃内甲烷排放量的影响

【摘要】：甲烷氧化菌是广泛存在于自然界和反刍动物胃肠道内的一种以甲烷为唯一碳源和能源进行生长的微生物。其可在甲烷单加氧酶的作用下将甲烷氧化成二氧化碳和水,并为自身生长提供所需的能量。甲烷作为重要的温室气体不仅对大气环境造成了污染,同时在动物生产中造成饲料能量的损失以及生产性能的下降。甲烷氧化菌因其对甲烷独特的代谢方式,且代谢产物绿色无污染,现被广泛应用于工业生产、农业养殖及温室气体控制。微生态制剂作为可以替代抗生素的新型促进剂,不仅在预防和治疗动物疾病,促进动物生长,调节肠道菌群,提高生产性能等方面发挥巨大的作用,更因为其绿色安全、无污染、无药物残留等特点受到广大养殖者的欢迎。微生态制剂有助于提高畜禽生产性能及产品质量,对人类健康、环境保护和维持生态养殖业的可持续发展具有重大意义。本研究从奶牛粪便中分离鉴定出一株高效利用甲烷的甲烷氧化菌,并将其制备成活菌微生态制剂应用于临床实际生产,通过检测饲喂活菌制剂后不同时间点瘤胃内气体甲烷含量及血清学指标来评价甲烷氧化菌活菌微生态制剂在临床实际生产中的作用效果。本试验利用甲烷氧化菌选择性培养基将健康奶牛粪便样本进行多次富集、纯化培养,成功分离、筛选出多株纯菌株,选择其中对甲烷代谢率最高的一株为研究对象,并命名为M17。经形态学观察、理化性质分析及分子生物学鉴定。结果表明,该菌株为Methylobacterium属,革兰氏阴性菌,电镜扫描镜下呈圆柱形,均匀短杆状,直径0.3~0.5μm,长约2.0~2.5μm;产H2S试验、吲哚试验为阴性;甲基红试验、接触酶试验、柠檬酸盐利用试验、淀粉水解试验、明胶液化试验为阳性;可以利用甲醇、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖等多种碳源为底物进行生长,但以甲醇为碳源时生长最为良好;最适生长温度是35℃,最适p H值7.0。此外,为确定甲烷氧化菌在实际生产中的应用效果,本研究用甲烷氧化菌M17制成甲烷氧化菌活菌微生态制剂。在奶牛场选取健康奶牛12头,分为对照组6头,每天早6:00和晚18:00进行饲喂,自由饮水,不灌服活菌制剂;试验组6头,饲养条件与对照组相同,每天早6:00饲喂前向试验牛瘤胃灌服活菌制剂500 m L。瘤胃气体的采集分两个试验组进行,试验组一:在灌服期的第0d、2d、4d、6d、8d、10d、12d、14d、16d采集气体样本,气体的采集均在早6:00饲喂前进行,结果主要用于观察瘤胃气体内甲烷含量的整体变化;试验组二:试验组在第16 d的6:00~18:00两次采食间隔之间设0 h、3 h、6 h、9 h、12 h共5个时间点进行采样,其中,0 h为未采食、未灌服活菌制剂,3 h、6 h、9 h、12 h分别为采食和灌服活菌制剂后3 h、6 h、9 h、12 h;对照组设相同时间点,分别为未采食和采食后3 h、6 h、9 h、12 h,结果主要用于观察瘤胃气体内甲烷含量的周期性变化。采用气相色谱仪测定气体样本中甲烷含量。在灌服活菌制剂前每头试验牛尾静脉采血10m L用来检测血清学指标,对活菌微生态制剂的安全性进行评价。结果表明,试验组一:连续灌服甲烷氧化菌活菌微生态制剂16 d后,与0 d相比,灌服第8 d瘤胃气体内甲烷含量开始降低,但差异不显著;灌服第14 d甲烷含量明显降低,且差异显著;试验组二:随着采食后瘤胃内饲料的发酵,对照组甲烷含量在0~9 h呈增长趋势,12 h时呈下降趋势;试验组在0~3h呈下降趋势,3~9h呈增长趋势,12 h时呈下降趋势;与对照组相比,试验组瘤胃甲烷总体产生量显著下降。在整个试验周期内,血清学检测指标谷丙转氨酶、谷草转氨酶、球蛋白、白蛋白、总蛋白、直接胆红素、间接胆红素、总胆红素与灌服前相比无明显变化。结果表明,饲喂甲烷氧化菌活菌微生态制剂能够减少瘤胃内甲烷的排放量,且对奶牛生产是安全、可靠的。 【关键词】：甲烷氧化菌 分离鉴定 微生态制剂 甲烷排放
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S823
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 引言13-14
• 第一篇 文献综述14-32
• 第1章 甲烷氧化菌的研究进展14-25
• 1.1 甲烷氧化菌的来源14-20
• 1.2 甲烷氧化菌的应用研究与前景20-25
• 第2章 微生态制剂在奶牛生产上的应用25-32
• 2.1 微生态制剂的定义25
• 2.2 微生态制剂常用菌种25-27
• 2.3 微生态制剂的分类27-29
• 2.4 微生态制剂的作用机理29-30
• 2.5 微生态制剂在反刍动物上的应用30-32
• 第二篇 研究内容32-59
• 第1章 甲烷氧化菌的分离鉴定及生长特性32-48
• 1.1 实验材料32-33
• 1.2 实验方法33-40
• 1.3 实验结果40-46
• 1.4 讨论46-47
• 1.5 小结47-48
• 第2章 甲烷氧化菌活菌制剂的制备及其对瘤胃甲烷排放量的影响与安全性评价48-59
• 2.1 实验材料48-49
• 2.2 实验方法49-51
• 2.3 实验结果51-56
• 2.4 讨论56-58
• 2.5 小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-69
• 硕士在读期间发表论文69-70
• 导师简介70-71
• 作者简介71-72
• 致谢72-73

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