| 一、文章相关内容
中文标题：接种产阿魏酸酯酶Lactiplantibacillus plantarum A1对紫花苜蓿青贮特性、体外瘤胃发酵及瘤胃菌群的影响
中文关键词：消化率，阿魏酸酯酶，体外发酵，瘤胃微生物区系，青贮饲料
作者：李福厚，Samaila Usman，黄文康，贾梦雅，Zohreh Akhavan Kharazian，冉涛，李发弟，丁梓桐，郭旭生*
单位：草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室，兰州大学草地农业科技学院；兰州大学益生菌与生物饲料研究中心；草种创新与草地农业生态系统全国重点实验，兰州大学生命科学学院
文章链接：https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-023-00871-y
二、中文摘要
研究证明，植物细胞壁中阿魏酸与木质素和多糖通过酯键形成的交联结构是限制饲草在瘤胃中消化的主要因素之一。因此，在青贮饲料中接种产阿魏酸酯酶乳酸菌，通过分泌阿魏酸酯酶破坏青贮过程中饲草木质素与细胞壁碳水化合物之间的阿魏酸酯键，近年来在提高青贮饲料消化效率方面被发现具有很大潜力。然而，青贮饲料中接种产阿魏酸酯酶乳酸菌后对瘤胃微生物的影响却鲜有报道。本研究主要通过体外模拟瘤胃发酵试验评价了苜蓿青贮饲料中接种产阿魏酸酯酶乳酸菌后对饲草青贮特性、体外瘤胃发酵及瘤胃微生物的影响。
该研究以紫花苜蓿为青贮原料，通过不接种（对照组）或以1 × 106 CFU/g苜蓿鲜草分别接种产阿魏酸酯酶Lactiplantibacillus plantarum A1（Lp A1处理组）和不产阿魏酸酯酶Lactiplantibacillus plantarum MTD/1（参考菌株Lp MTD/1处理组），并分别青贮30天、60天和90天。研究表明，与对照组相比，在青贮过程中接种剂均降低了苜蓿青贮的pH值、乙酸浓度和干物质损失，但提高了苜蓿青贮的乳酸浓度。与对照组和Lp MTD/1处理组相比，Lp A1处理组的苜蓿青贮aNDF、ADF、ADL、半纤维素和纤维素含量从60天起均显著下降，游离阿魏酸浓度显著增加。紫花苜蓿青贮过程中接种产阿魏酸酯酶Lp A1与Lp MTD/1（参考菌株）相比，Lp A1处理组的青贮饲料对促进瘤胃产气和提高干物质消化率有极显著的影响，几乎与青贮前苜蓿鲜样的产气量和干物质消化率基本保持一致。实时定量PCR分析表明，苜蓿青贮中接种Lp A1提高了瘤胃总细菌（Total bacteria）、真菌（Fungi）、白色瘤胃球菌（Ruminococcus albus）和黄色瘤胃球菌（Ruminococcus flavefaciens）的相对丰度，而接种Lp MTD/1降低了瘤胃产甲烷细菌（Methanogens）的相对丰度。瘤胃细菌16S rRNA基因扩增子的主成分分析显示，对照组和接种剂处理组之间存在明显差异，但Lp A1和Lp MTD/1处理组之间差异并不显著。然而，微生物区系比较分析表明，苜蓿青贮接种Lp A1能够引起瘤胃微生物的一些关键群落如发酵碳水化合物菌群（Prevotella）丰度产生不同程度的改变。Lp A1和Lp MTD/1接种的苜蓿青贮饲料对瘤胃微生物区系和细菌群落的影响不同可能是导致瘤胃发酵特性存在差异的根本原因。这些结果表明，与广泛使用的接种剂Lp MTD/1相比，接种产阿魏酸酯酶Lp A1的苜蓿青贮饲料在提高饲草发酵品质和消化率以及调节瘤胃发酵方面更为有效和实用。研究结果为产阿魏酸酯酶乳酸菌作为青贮饲料接种剂的实际应用提供了理论依据。
 
苜蓿青贮中接种Lp A1对体外瘤胃细菌群落（图左）和区系（图右）的影响
三、团队介绍
兰州大学益生菌与生物饲料研究中心于2016年3月批准建立以来，主要进行以下方面的研究：功能性益生菌种质资源的开发及其对人体健康的益生作用；功能性益生菌种质资源的开发及其在畜禽健康养殖中的应用；功能性乳酸菌种质资源的开发及其在青贮饲料中的应用；生物饲料添加剂的开发和应用，申请并承担国家及省部级研究课题10余项，累计获得国家、省部级及其它各类科研经费达1000余万元，在国际期刊上发表论文100余篇。在国际上率先揭示了苜蓿青贮和全株玉米青贮的代谢组学与微生物组学及其关联特征，为调制高品质青贮饲料奠定了微生物组学和代谢组学基础。同时，团队研发出了提高青贮饲料发酵品质和有益动物健康的功能型乳酸菌菌株若干，开拓了青贮乳酸菌发酵功能研究的新领域；首次全面测定了我国青藏高原不同地区传统发酵牦牛酸奶乳酸菌多样性，建立了青藏高原乳酸菌种质资源库并开展了益生特性研究，为发掘和利用高原乳酸菌资源奠定了基础；提出了我国黄土高原丘陵沟壑区发展商品化青贮饲料以有效利用大面积紫花苜蓿和其他优质饲草资源的草产业发展模式，并通过技术推广推动了定西市现代草产业的快速发展，有效带动了当地农民增收和农业产业结构调整。近年来先后分别与美国、德国、芬兰、巴西、日本等10多个国家的多所大学和研究所建立合作交流关系。目前，益生菌与生物饲料研究中心有教授1人，副教授2人，师资博士后2人，外籍博士后1人，研究生21人。
通讯作者：郭旭生，兰州大学教授，博士生导师，第十九届国际青贮饲料大会主席（2023年8月8日-12日，中国北京，www.isc2021.cn），国际青贮饲料科学学会（International Silage Science Society；www.isc2021.cn/a/ISSS）发起人及组委会成员，国际知名青贮饲料研究专家，兰州大学益生菌与生物饲料研究中心主任，其团队成员历经近10年的时间，在国际上率先开展了青贮饲料代谢组和种水平微生物组与功能研究，并成功研发出了能够降解纤维、提高青贮干物质消化率、提高青贮饲料抗氧化活性和伽马氨基丁酸含量、降解青贮饲料农药残留、高产1,2-丙二醇，以及提高草食家畜机体抗氧化、免疫性能与乳制品品质等多种新型、功能型青贮乳酸菌菌种，这些菌种在预防家畜酮病、乳房炎及其他免疫性疾病方面有着巨大的市场前景和应用潜力。近5年先后在国际微生物、食品与畜牧领域知名期刊Bioresource Technology，Critical Reviews in Food Science and Nutrition，Frontiers in Microbiology，Food and Function，Journal of Functional Foods，Journal of Dairy Science，Animal Nutrition，Journal of Animal Science and Biotechnology和Animal Feed Science and Technology等发表SCI论文60余篇，获国家科技进步二等奖1项，农业部神农中华农业科技进步奖1项，申请发明专利20余项。
近期代表性论文：
[1] Fuhou Li, Samaila Usman, Wenkang Huang, Mengya Jia, Zohreh Akhavan Kharazian, Tao Ran, Fadi Li, Zitong Ding, Xusheng Guo*. Effects of inoculating feruloyl esterase-producing Lactiplantibacillus plantarum A1 on ensiling characteristics, in vitro ruminal fermentation and microbiota of alfalfa silage. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2023, 14, 43.
[2] Zhang Xia, Zitong Ding, Samaila Usman, Jiayao Zhang, Mengyan Chen, Xusheng Guo*. Metagenomics insights into the effects of lactic acid bacteria inoculation on the biological reduction of antibiotic resistance genes in alfalfa silage. Journal of Hazardous Materials, 2022, 130329.
[3] Fang Liu, Jie Bai, Wenkang Huang, Fuhou Li, Wencan, Ke, Yixin, Zhang, Dongmei Xie, Bo Zhang, Xusheng Guo*. Characterization of a novel beta-cypermethrin-degrading strain of Lactobacillus pentosus 3-27 and its effects on bioremediation and the bacterial community of contaminated alfalfa silage. Journal of Hazardous Materials, 2022, 423, Part A, 127101.
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