瘤胃酸中毒条件下牛链球菌代谢产酸特征研究
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摘要
高精料饲喂反刍动物常引起牛链球菌(Streptococcus bovis)在瘤胃中快速增殖、形成优势菌群,并发酵淀粉等产生大量乳酸。S bovis乳酸的过量产生以及乳酸利用菌(如Megasphaera elsdenii及Selenomonas ruminantium)的乳酸利用失衡将引起瘤胃乳酸累积,导致瘤胃pH值降低,最终诱导瘤胃酸中毒的发生。由于瘤胃酸中毒进程中通常同时伴随着低pH值和易发酵碳水化合物的过量,且两者都能够诱导S bovis代谢产酸通路改变。对两者相对重要性进行评定将有助于生产中瘤胃酸中毒针对性防治手段的开发,但两者对诱导S bovis代谢产酸通路变化重要程度尚不得而知。为此,本研究通过控制培养基pH和淀粉丰度建立瘤胃酸中毒体外模型,研究S bovis代谢产酸特征。试验通过平板划线法分离S bovis菌株,采用两因素试验设计,设置培养基1 g/L(低),3 g/L(中),9 g/L(高)三个可溶性淀粉浓度和6.5(正常),5.5(酸中毒)两个pH值水平,体外分批控酸培养法研究不同pH值和淀粉浓度条件下S.bovis产酸通路的特征。结果表明:1)分离获得一株S bovis,通过形态学、生物化学及分子生物学鉴定命名为S1株。2)淀粉浓度及pH值均能显著影响S1菌株甲酸、乙酸及乳酸的产量及比例(P<0.05),且pH值为6.5时乳酸产量及比例均显著高于pH值为5.5(P<0.05)。3)pH值为5.5时乳酸脱氢酶(LDH)、α-淀粉酶(a-AMY)的酶活及乳酸脱氢酶、a-淀粉酶、甲酸裂解酶(PFL)、分解代谢控制蛋白A(CcpA)基因的表达量均显著高于pH值为6.5(P<0.05),而糖酵解中间产物果糖-1,6-二磷酸(FDP)浓度则显著低于pH值为6.5(P<0.05)。4)LDH、α-AMY酶活,FDP浓度,ldh、pfl、α-amy、ccpa基因表达量与底物淀粉丰度呈显著正相关(P<0.05)。5)二元线性回归分析表明pH值的变化对产酸、酶活以及基因表达的影响程度大于底物淀粉丰度(P<0.05)。6)S1株增殖速率随底物淀粉丰度的提高而显著提高(P<0.05),且pH值6.5时增殖速率显著高于pH值为5.5(P<0.05)。由此可见,底物pH值及淀粉丰度可以通过转录水平调控S bovis S1产酸模式,并且S.bovis S1产酸模式改变对pH值变化更敏感。
引文