美国研究:消化道在牛奶生产效率中的作用

2018-10-18 14:48 荷斯坦奶农俱乐部网 访问量:170 [ 字号: ]
Paul Weimer 和Lon Bocher  译者 孙忠军
从很多方面来说,当你饲喂奶牛,你其实饲喂的是瘤胃的微生物。奶牛不能直接利用大多数饲料成分,甚至是最简单的糖。这就需要瘤胃微生物将饲料转化为挥发性脂肪酸(VFA)才能被奶牛吸收和利用来提供能量和生产牛奶。大约2/3的饲料消化和90%的纤维消化,是在瘤胃中进行的,并依赖于微生物的帮助。
瘤胃微生物帮助奶牛消化饲料,同时它们自己又是奶牛营养的重要来源。它们一般由大约55%的蛋白(干物质基础)组成。在一些日粮中,微生物蛋白提供奶牛日粮总蛋白需要的一半。另外,瘤胃微生物的氨基酸组成几乎完美,这是任何日粮都无法复制的。瘤胃微生物还是赖氨酸和蛋氨酸的丰富来源,而这两种氨基酸通过奶牛日粮是很难给予补充的。
最近的科学发展使得很容易分类和研究奶牛瘤胃中的不同细菌种类。由于这些科学进步,我们知道以前我们所不了解的几千种细菌。发现每头奶牛的瘤胃微生物群系和数量都不相同,或者说具有独一无二的细菌群系组成(BCC)。
尽管奶牛瘤胃有一个“核心微生物系”,也就是最丰富的微生物群,但每个奶牛的微生物种类还是有相对很大的种属和数量上的差异,奶牛微生物群系没有正常和不正常之分。就和我们的指纹一样,世界上没有两个相同的瘤胃的微生物群系(BCC)。
也和指纹一样,如果饲喂同样的日粮,瘤胃的微生物群系(BCC)不会轻易发生变化。在之前的一项研究中,我们在一对BCC完全不同的奶牛上进行了几乎完全的瘤胃内容物交换。几周后,每头奶牛的BCC又恢复到以前的状态。奶牛似乎对BCC的控制强过对日粮或瘤胃中引入其它的微生物的控制。
 
微生物和饲料效率
饲料是家畜生产的最大成本。结果,饲料的利用效率对养殖场的盈利有重要影响。很久以前我们就知道饲喂相同日粮的牛群中每头牛的饲料效率都不一样。这些差异常被认为与遗传有关,但剩余饲料采食量(RFI,是衡量奶牛饲料效率的一个重要指标)的遗传力相对较弱。这暗示关于奶牛饲料效率的个体差异可能还有其它重要的原因。
与威斯康辛大学的合作研究中,我们发现瘘管奶牛相同的能量校正奶(ECM)生产水平干物质采食量却不同,瘤胃细菌系组成(BCC)也有巨大差异。这显示瘤胃微生物在牛奶生产效率上有重要作用。
在以色列进行的研究也得出相似的结论,不同的微生物发酵组成决定了这些效率上的差异。所有这些研究的相关关系(统计学上差异显著的相关关系)并没有直接的因果关系。
 
取决于奶牛个体
为了更直接地了解这个关系,我们继续与威斯康辛大学的实验室合作,挑选了先前研究的奶牛中的三对奶牛,在美国粗饲料研究中心的试验奶牛场继续研究。
六头奶牛,相似能源校正奶(ECM)下每对奶牛之间的干物质采食量都不同,这些数据来自两个泌乳期的三个不同泌乳天数(76~82,151~157和251~257之间)的测定。每对奶牛在第三个泌乳期,通过瘤胃瘘管,几乎完全交换了瘤胃内容物。
因为这个交换发生在不同的泌乳阶段,我们测量了试验开始前8天到试验开始后56天每头奶牛的牛奶生产效率的变化。我们发现,六头奶牛中的五头,瘤胃内容物的交换能使牛奶生产效率向相反方向变化(见图)。
 
瘤胃内容物的交换引起的牛奶生产效率的变化
 
 
我们还利用利用16S rRNA的基因序列分析检测了细菌群系。这些基因通常被用来进行不同微生物来源的BCC分析。根据之前瘤胃内容物交换的研究结果,我们预期这些奶牛在瘤胃内容物交换后会出现一个BCC的缓慢回归。事实上,我们确实看到大约一周以后就回归到原来的BCC。这些结果证明瘤胃微生物对牛奶生产效率有直接影响。
我们都知道瘤胃微生物的群系会随着日粮的变化而变化,但有一个显著的宿主特异性,也就是每头奶牛有自己唯一的瘤胃微生物系谱。我们还知道,这个系谱有很强的适应力,一旦受到打扰,会自行恢复。这也是牛场主如果不连续饲喂微生物类产品就很难有效获得益生菌作用的一个原因。我们的研究结果也证实了这些概念。
 
异常值的存在
非常有意思地注意到六头奶牛中有一头奶牛在接受低效率奶牛的瘤胃内容物后变得效率更高。这显示至少在一部分奶牛上,BCC可能并没有使生产效率完全优化。
对瘤胃微生物群系的其它研究,特别是对特异微生物作用的识别和特殊微生物聚集的有效性,可能为调整瘤胃表现以改善牛奶生产效率提供更好的策略。
 
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