【微★薦讀】牛瘤胃與腸道微生物多樣性的研究進展

牛是反芻動物，具有不同於其他食草動物的特殊生理結構，可食用難以被其他動物體所消化的纖維素物質，並通過自身的生物轉化，將一些人類無法直接利用的營養物質合成動物性蛋白質(肉、奶)，為人類所利用。牛瘤胃與腸道中的微生態系統可以幫助宿主消化動物體自身難以利用的粗纖維(纖維素、半纖維素、木質素)，從大量的低營養的植物纖維中攝取所需的能量，並且還具有為宿主分解代謝過程中產生的有毒物質的能力[2]。不同部位的微生物群落組成與數量都有很大的差異，如瘤胃中的優勢菌群為一些纖維素降解菌，而腸道中的優勢菌群則逐漸轉化為可利用果糖的微生物。造成這些差異的主要原因是微生物所定植的各個部位均承擔著各自不同的生理功能。因此，對牛體內共生微生物的研究不僅在牛的營養方面有指導作用，而且在牛疾病防控以及環境污染、食品安全等方面也具有指導意義。1 瘤胃及腸道中常見微生物Hungate[3]第1個發起了對瘤胃中微生物生態系統進行系統的研究，被譽為瘤胃微生物學之父，在他研究的基礎之上，越來越多的研究者加入這個行列之中，新的研究手段與技術也不斷的開發與改進。瘤胃作為一個龐大的菌種資源庫，其主要的微生物有細菌、古菌、原蟲、真菌等。細菌的種類主要有纖維素降解菌、澱粉降解菌、半纖維素降解菌、蛋白質降解菌、脂肪降解菌、酸利用菌和乳酸菌等。近年來的研究表明，真菌不僅在降解飼糧中的植物纖維過程中起重要作用，還與瘤胃中的細菌有著互利共生的合作關係。目前從瘤胃中分離得到的真菌共計6個屬16個種之多。根據遊離孢子的形態和菌絲的形成方式，可將它們劃分為2種類型，即單中心類型真菌和多中心類型真菌。利用瘤胃真菌降解纖維素也是目前研究的熱點，一些高效降解纖維素的厭氧真菌也作為飼料添加劑加以利用。Tuyen等[4]研究發現，真菌對瘤胃發酵的影響十分顯著，真菌更偏向於利用飼糧中的木質素而非纖維素類物質。Sekhavati等[5]通過定量PCR(Q-PCR)技術對不同飲食條件及不同時間點下的瘤胃真菌進行定量研究。Asa等[6]研究了由植物乳桿菌和明串珠菌產生的一種具有蛋白酶抗性的抑菌物質PRA，該物質能減少甲烷的產量，推測可能是一種抑制產甲烷菌的抗真菌物質。瘤胃與腸道中古菌的數量較少，產甲烷菌則為其中數量最大和多樣性最複雜的古菌。Das等[7]認為甲烷的產量可以作為瘤胃對飼糧的消化率與利用率的指示劑。目前在瘤胃中已經分離到甲烷短桿菌屬、甲烷細菌屬、甲烷微菌屬、甲烷八疊球菌屬等,其中對可活動甲烷微菌、反芻獸甲烷短桿菌、巴氏甲烷八疊球菌、甲酸甲烷桿菌等研究的較多。反芻家畜應該對溫室效應負有一定的責任，人們認為甲烷促使全球氣候變暖，使氣候發生改變。甲烷是瘤胃微生物生態系統對植物性物質發酵後終產物的一種，主要由產甲烷菌產生[8]。瘤胃發酵的順利進行需要低氫氣(H2)壓環境，產甲烷菌對於維持瘤胃中的正常H2分壓有著重要的意義，已有一些產甲烷菌成功的從瘤胃中分離出來。2 瘤胃及腸道中微生物多樣性2.1 瘤胃微生物多樣性提高飼料的利用率，降低肉用動物的飼養成本，減小對環境的不良影響，這些在養殖業中都是亟待解決的問題。如何提高瘤胃微生物的發酵效率，增加瘤胃細菌的發酵底物種類，目前的主要研究手段還集中在對瘤胃中的微生物進行分離鑒定以及生理功能的評估。雖然直接，但卻未必能反映微生物在瘤胃中的真實發酵情況。因此，結合高通量測序技術，免去了對不可培養微生物的資源流失，還可以研究不同時間點下微生物群落的動態變化，對此，近年來國內外已有許多報道。瘤胃中已測序的菌株序列見表1。Li等通過多種分子技術聯用，對瘤胃上皮細胞附著的微生物與瘤胃內容物中的微生物做了詳細的對比。內容物中的細菌量多於附著於上皮細胞的細菌量，上皮細胞微生物群落中硬壁菌門為優勢菌群，內容物中以擬桿菌門為優勢菌群，此現象可能與瘤胃對特殊食物的降解密切相關。Jami等採集了16頭泌乳期的奶牛瘤胃內容物樣品，通過焦磷酸測序分析，發現不同個體中有51%的細菌分類相似，如普雷沃氏菌屬在不同個體中的數量相當，相反，如顫螺旋菌屬的數量平均值還不到0.1%。綜合多個樣本，普雷沃氏菌屬、丁酸弧菌屬和毛螺旋菌科的數量都比較大。Pandya等運用非培養方法對3頭成年條蘇爾蒂水牛瘤胃液中的細菌進行測序分析，最後，通過基於16S rRNA序列的系統發育分析，區分了42個操作分類單位(OTU)，19個OTU屬於1個仍未鑒別的種族，11個OTU屬於低G+C厚壁菌門，7個OTU屬於纖維黏菌屬-產黃菌屬-擬桿菌屬(Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides)，4個OTU屬於螺旋體門，1個OUT屬於放線菌門，每個OUT均保證有10個以上的單克隆，94.76%16S rRNA文庫覆蓋率表明這些序列可以較完整的表現瘤胃中的細菌多樣性。Singh等採用454測序技術測定了水牛瘤胃中的宏基因組，分析了水牛瘤胃中的微生物多樣性，同時鑒定出具有代表性的功能基因，如抗生素抗性基因與細菌毒素基因。Petri等採用變性梯度凝膠電泳(DGGE)、Q-PCR以及焦磷酸測序等多種技術聯用，對8頭肉牛的瘤胃上皮黏附的微生物群落組成進行研究，檢測飲食從牧草到濃縮型飼糧的轉變、酸中毒及恢復過程中的微生物群落的變化。Li等對牛瘤胃中的細菌V3~V5區進行宏基因組測序，最終鑒定得到了以45個核心微生物屬為主的共107個細菌屬。Yang等通過焦磷酸測序分析了瘤胃內容物中的微生物群落結構，結果表明，溶纖維丁酸弧菌、瘤胃假丁酸弧菌等為優勢菌群。瘤胃也可以作為一個富含功能基因的克隆文庫被加以利用。López-Cortés等從牛瘤胃微生物中鑒定出了新的瘤胃水解酶，乙醯基木聚糖酯酶，並分析了該酶的分子生物學特性。Palackal等從牛瘤胃微生物中分離了複合糖基水解酶，鑒定該複合酶的酶學特性，並肯定了該複合酶潛在的工業價值。Weimer等[20]成功地從牛瘤胃微生物中分離出1株梭狀芽孢桿菌，證實該菌株有產己酸的功能，並具有應用到工業生產中的巨大潛能。Liu等也採用宏基因組學研究手段從荷斯坦奶牛的瘤胃宏基因組文庫中獲得2個新的脂肪酶基因RlipE1和RlipE2。Wang等[22]通過高通量測序技術，對牛瘤胃中的宏基因組BAC克隆文庫進行測序分析，成功的篩選到了多個木聚糖酶基因，並成功的在大腸桿菌中表達。2.2 腸道微生物多樣性腸道是動物體消化吸收營養物質的主要場所，起到關鍵作用的就是其中定殖的微生物，目前國外在牛腸道微生物多樣性研究方面已做了很多工作。Durso等[23]對6頭肉牛胃與腸道中細菌的16S rRNA基因全長序列進行了焦磷酸測序，硬壁菌門在整個微生物群落中佔主導地位，擬桿菌門和變形菌門次之，在試驗的6頭肉牛的胃腸道中總共發現有7個門下的細菌。Uyeno等對4頭新生的荷斯坦母牛從出生到12周的腸道微生物群落變化進行了分析,採用Q-PCR技術，樣品為犢牛的新鮮糞便，設計了12個特異性引物探針，基本覆蓋了犢牛腸道中所有主要的細菌類別，結果顯示，1周齡時普雷沃氏菌屬拷貝數佔總16S rRNA基因的40.0%，柔嫩梭菌屬佔21.7%，擬球梭菌-直腸真桿菌佔16.7%，奇異菌屬佔10.9%；在整個12周的試驗中普雷沃氏菌屬和擬球梭菌-直腸真桿菌都保持著優勢菌群的地位，其他的奇異菌屬、柔嫩梭菌屬以及一些益生菌屬(如乳酸菌屬、雙歧桿菌屬)的細菌數量隨著周齡的增長呈下降的趨勢；斷奶後，本應出現在瘤胃中黃色瘤胃球菌和纖維桿菌也從糞便中檢測出來。Malmuthuge等[25]研究了犢牛料對斷奶期犢牛腸道微生物群落結構與組成以及黏膜免疫功能的影響，分別從瘤胃、空腸、迴腸、盲腸、結腸中直接採取樣本，不同位置採取的樣本中細菌的密度有所不同，飼糧不同導致微生物的構成也不同，黏膜細胞表達的免疫相關的基因也發生差異表達。Jami等[26]研究1日齡的犢牛與2歲的奶牛瘤胃微生物群落的組成及改變，發現瘤胃微生物也從最初的需氧型微生物向厭氧型與兼性厭氧型微生物群落的轉變。隨著犢牛飼糧的複雜度加大，其瘤胃微生物群落結構也日趨豐富。瘤胃中的細菌數量龐大，種類繁多，相互協調，共同作用於飼糧底物。Durso等[27]提取了肉牛糞便樣品中的總DNA，通過高通量測序，分析了肉牛糞便中的抗生素抗性基因與細菌毒素基因，16S rDNA全長測序結果發現，這些微生物大部分都在放線菌門與變形菌門這2個主要的細菌門下。細菌毒素基因和抗生素抗性基因大約佔總序列的8.4%。比之前在馬尾藻海、雞盲腸、奶牛瘤胃等微生物環境中檢測到的結果要高。該研究也為研究建立抗生素抗性基因在各個微環境中的轉運模型提供了一個新的視野。目前大多研究多集中在單一組織部位，然而胃腸道作為執行消化吸收的整體，其各個部位的微生物群落必然具有共性，但也肯定存在差異。De Oliveira等[28]對健康牛胃腸道的不同部位分別採樣，如前胃、小腸以及大腸。對這些部位採集的樣品進行高通量測序，發現在門水平上無明顯差異，大多分屬於硬壁菌門和擬桿菌門，但是在科水平上就有較明顯的差異，瘤胃、糞便以及胃腸道的各個部位中的微生物群落多樣性作對比後發現，微生物的群落構成雖然是在同一宿主體內，但是仍然存在較大的差異，這可能與各個部位承擔的生理功能不同有關。許強等[29]利用限制性片段長度多態性技術(restricted fragment length polymorphisms，RFLP)分析2周齡荷斯坦犢牛直腸中主要微生物群落的組成，腹瀉組克隆陽性率達98.75%，優勢菌群以乳桿菌屬、腸球菌屬和埃希菌屬等需氧和兼性厭氧菌為主，健康組克隆陽性率達96.45%，優勢菌群以梭菌屬、雙歧桿菌屬和巨型球菌屬等專性厭氧菌為主；2周齡犢牛直腸微生物群落複雜多樣，並且具有自己的獨特微生物群落，且腹瀉時乳桿菌屬、腸球菌屬、埃希氏菌屬等顯著增加。Mao等[30]以4頭荷斯坦奶牛為對象，採集糞便樣品，對糞便中的微生物16S rRNA基因的V1~V3區進行焦磷酸測序分析，分析了各樣本中揮發性脂肪酸的濃度差異與糞便中微生物群落結構的差異。Frey等利用末端RFLP(T-RFLP)技術分析了泌乳期奶牛瘤胃與腸道各部分乃至糞便中的微生物群落結構。Romero-Pérez等認為，瘤胃與直腸中的微生物群落結構較為穩定，受到外界溫度等影響較小，來源不同的樣本在外界環境的共同驅使下，也未形成明顯的相同的進化趨勢。Durso等採集了6頭成年肉牛的新鮮糞便樣品，通過對16S rRNA基因全長進行測序，分析了牛腸道中微生物區系的主要分類。3 導致胃腸道微生物群落變化的因素影響胃腸道微生態的因素有很多，如飼糧以及宿主基因型、健康狀況、生活環境以及環境中的共生微生物之間的群體效應等。腸道黏膜會分泌一種特殊的黏蛋白，並且鋪滿了整個腸管內表皮。黏蛋白層是腸道內容物和腸上皮細胞之間的一張物化屏障，除了具有保護作用之外，黏蛋白層也可以與共生菌或致病菌細胞膜上的受體相結合，為這些微生物提供定植的場所。因此，腸道黏膜也是影響微生物群落構成的一個原因。3.1 飼糧研究表明，飼餵高粗飼料飼糧的反芻家畜瘤胃細菌有以下特徵：大部分細菌屬於革蘭氏陰性菌，當飼糧中高熱量飼料含量增加時，革蘭氏陽性菌數量增加；大部分細菌為絕對厭氧菌，其中一些對氧氣十分敏感，遇到氧氣就會死亡。Shanks等將30頭成年健康肉牛分為6個組，飼餵條件不同，採集糞便樣品進行宏基因組測序分析發現各組的主要微生物群落都分屬於擬桿菌門、硬壁菌門、變形菌門，且不同的飼餵條件對腸道內的微生物群落結構和分類都有影響。楊舒黎等研究雲南大額牛的瘤胃微生物，大額牛的特殊食物是竹子，其對干物質的消化率以及對各種粗飼草料的消化率明顯高於黃牛，瘤胃中活性細菌和纖維素降解菌數分別為4.51×109和1.63×109 CFU/mL，顯著高於黃牛，其優勢菌主要是瘤胃纖維素降解菌。Boots等從飼糧變化對瘤胃中的厭氧真菌多樣性的影響方面進行了研究，Neocallimastigales assemblages的數量變化較明顯，在瘤胃中，真菌與其他微生物協同發酵的假設也得到印證。Brulc等對牛瘤胃中纖維表面黏附的微生物和瘤胃中的液體混合物中的微生物進行測序，比較發現，雖然飼糧相同，但是微生物群落結構、生物型預測、代謝潛能都不同。對糖苷水解酶和纖維素功能基因比對後發現瘤胃中纖維上最初定植的微生物最先利用一些複雜植物多糖的側鏈，而不是那些高強度的主鏈，尤其是纖維素細胞壁細胞膜。與白蟻的尾腸的基因文庫相比，糖苷水解酶的含量有一些本質的區別，推測是由飼糧差異所造成的。Carberry等[40]將瘤胃中剩餘的食物殘渣表型聯合飼餵草料中的原始組分一同分析比較，旨在研究肉牛瘤胃中的微生物對飼糧的分解對草料發酵中的偏向性，並且通過DGGE與Q-PCR的聯用對不同飼糧組肉牛瘤胃微生物的多樣性差異進行分析。Kong等設計了寡核苷酸探針，用其對飼餵青貯型和乾草型飼糧的奶牛的瘤胃食糜進行原位雜交，通過熒光定量技術分析了這2種不同飼餵條件下瘤胃中的微生物區系組成情況，擬桿菌門、硬壁菌門、變形菌門在2個飼餵組中均占很大比重，在細菌總數中佔到31.8%~87.3%，瘤胃球菌屬、產甲烷菌占細胞總數的一小部分。這證明飼餵青貯飼料的奶牛瘤胃細菌明顯比飼餵乾草飼糧的奶牛瘤胃細菌種類及數量更豐富。Callaway等以6頭健康牛為研究對象，將其分成3個組，每組飼糧中均添加不同比例的干酒糟及其可溶物，採集瘤胃與糞便樣品進行測序，分析其中的微生物群落變化。結果發現，添加高水平的干酒糟及其可溶物降低了瘤胃內容物的pH，對比飼糧改變前後發現，添加干酒糟及其可溶物提高了普雷沃氏菌屬和擬桿菌屬的數量，降低了梭桿菌屬、琥珀酸弧菌屬等的數量。Vinh等研究發現，尿素和石灰處理的稻草和含4％尿素的精飼料的飼糧能夠提高水牛瘤胃發酵效率、瘤胃降解纖維素微生物的數量，從而改變瘤胃生態環境。Wanapat等採用Q-PCR分析不同粗飼料水平下沼澤地水牛瘤胃食糜和消化液中主要纖維素降解菌種群的變化規律。Qiao等研究飼糧中添加地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的活性菌對中國荷斯坦奶牛瘤胃發酵、產奶量和乳成分的影響。研究結果表明，地衣芽孢桿菌組產奶量和乳蛋白含量顯著增加，枯草芽孢桿菌的添加對瘤胃發酵、十二指腸微生物氮和瘤胃營養物質表觀消化率均無顯著影響。Sirohi等研究了高纖維飼糧對牛瘤胃微生物群落變化的影響，採用種特異性引物進行Q-PCR，發現在高纖維飼糧的影響下，纖維素降解菌、瘤胃球菌屬、黃色瘤胃球菌、丁酸弧菌屬、產琥珀酸擬桿菌的基因拷貝數明顯增加，細菌總量與厭氧真菌總量較改變飼糧之前均增加了近50%。González-Ortiz等[47]運用Q-PCR技術，研究了驅除原蟲以及飼糧對瘤胃微生物群落的影響，發現驅除原蟲後棲瘤胃普雷沃氏菌、牛鏈球菌和反芻獸新月單胞菌數量增加。Martin等研究了在荷斯坦奶牛飼糧中添加蛋氨酸類似物對乳成分以及瘤胃微生物群落和發酵功能的影響，採用Q-PCR技術對瘤胃中的主要纖維素降解菌、產琥珀酸絲狀桿菌、黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌進行定量，產琥珀酸絲狀桿菌、黃色瘤胃球菌數量明顯增加，但是瘤胃對纖維素的水解/分解能力並未有明顯的改變。橡樹葉中含有大量的可水解單寧酸，可水解單寧酸是一種抗菌劑，牛食用這種橡樹葉容易引起中毒，但也有一些細菌可以抵抗這種毒素，並且將單寧酸代謝生成一些對機體並無影響的產物。Belenguer等[49]研究了3頭(1~3號)牛食用橡樹葉後瘤胃微生物群落的變化，結果表明，在未出現中毒反應的1號牛瘤胃中的牛鏈球菌的相對表達量比2、3號牛低，2、3號牛均出現較嚴重的中毒反應，3頭牛普雷沃氏菌屬相對表達量均增加，而反芻獸新月單胞菌相對表達量減少；通過對細菌限制性片段長度多態性進行聚類分析發現，1號明顯區別於2、3號牛，結果證明1號牛的瘤胃微生物群落與其他2頭牛的微生物群落的差別可能就是1號牛未發生中毒反應的原因。González等認為瘤胃酸中毒的主要原因是在飼餵過程中，飼糧中穀物顆粒含量較高，而粗飼料含量較少，長期的高精穀物飼糧使得胃中的微生物消化能力退化，微生物群落結構也發生改變。已有的大量的研究都集中在飼糧對於瘤胃微生態影響的方面，長期固定飼糧習慣，必定對瘤胃乃至腸道中的微生物定植產生導向性的作用，研究者希望能掌握微生物與飼糧結構之間的影響途徑，從而對飼糧以及瘤胃微生物進行合理的優化或改造，使之朝向生產最優化方向傾斜或發展。Chung等在奶牛飼糧中添加了外源性的纖維素酶，通過對16S rRNA基因拷貝數的分析發現，嗜澱粉瘤胃桿菌數量增加，產琥珀酸絲狀桿菌數量在高劑量酶組中增加，反芻獸新月單胞菌數量與酶添加劑量呈正比，牛鏈球菌在低劑量酶組呈下降趨勢，與劑量增加呈線性增長的還有腸溶物中的甲烷產量，這些改變可能暗示著瘤胃對飼糧的降解力增強。Durso等在飼糧中分別採用40%玉米和可溶解的穀物，分析20頭肉牛的糞便樣品的微生物多樣性，測序結果顯示，普雷沃氏菌屬和厭氧桿菌屬為出現最多的細菌，與採用玉米的飼糧相比，採用可溶解的穀物的牛糞便大腸桿菌(E.coli)O157∶ H7數量增加，提示採用該飼糧牛糞便中的微生物結構發生改變，說明飼糧對牛腸道微生態產生了影響。3.2 宿主基因型Liggenstoffer等[55]對30個不同的草食性反芻動物與非反芻動物腸道中的厭氧真菌的系統發育多樣性與群落結構等進行了研究，認為宿主的基因型是影響腸道中真菌群落結構的重要因素。Chaudhary等採用Q-PCR技術，對餵食相同飼糧的印度家牛與水牛的瘤胃微生物進行對比，發現家牛瘤胃中的厭氧真菌和黃色瘤胃球菌的拷貝數明顯高於二者在水牛瘤胃中，而水牛瘤胃中纖維素降解菌、產琥珀酸絲狀桿菌和白色瘤胃球菌的拷貝數又明顯高於其在家牛瘤胃中，再次印證了宿主的基因型也是影響瘤胃中微生物多樣性的一個重要原因。Mayera等比較研究了6對雙胞胎犢牛與同齡相同飼養條件下的單胎犢牛的腸道微生物群落，發現雙胞胎犢牛的微生物群落結構相同，因此認為這是由於宿主的基因型所決定的。3.3 外源微生物、抗生素及環境選擇壓犢牛因腹瀉病的高死亡率給養殖也帶來了巨大的損失，超過50%的初生犢牛都是死於腹瀉病，研究表明，腹瀉病與腸道微生物群落有著密切的關係。Lee等在飼糧中添加了植物乳桿菌與枯草芽孢桿菌，對韓國本土的12頭新斷奶的犢牛進行了為期4周的餵養試驗，之後對腸道微生物群落進行分析，發現顯著提高了腸道內容物乳酸桿菌和腸桿菌的數量，並且降低了患犢牛腹瀉病的幾率。Signorini等研究發現，飼餵全脂牛奶會提升乳酸菌在牛腸道微生物群落中的比例，降低腹瀉病的發生幾率，他們認為這可能是全脂牛奶提高了益生菌的活性，起到了益生元的作用，提示乳酸菌可以作為抗生素的替代品在飼糧中添加。牛的腸道微生物群落在新生牛早期種類很少，這也是犢牛易患腹瀉病的一個原因。Nagashima等研究發現，犢牛早期腸道內的微生物數量極少，主要為梭狀芽胞桿菌，初生犢牛腸道內數量較多的是雙歧桿菌和乳酸桿菌，出生15 d後數量較多的是擬桿菌，28 d之後的樣本中主要微生物群落是Bacteroides，在飼糧中添加植物乳桿菌能有效地降低腹瀉病的發病幾率，調節腸道微生物群落結構，提高犢牛的生長速度。Michinaka等利用穩定性同位素探測技術以及經優化後的T-RFLP技術對牛糞便中的益生元同化菌進行分析，牛鏈球菌為果糖的主要消費者，犢牛乳酸桿菌為次級果糖利用菌。梭菌屬的一些微生物群落不能發酵利用果糖。此研究將傳統的飼糧營養成分對腸道的微生物群落結構影響直接定位到益生元對腸道中的微生物群落影響，從而發現牛腸道中的益生菌特性，為益生菌在提高牛腸道微生物的營養能力方面提供了新的研究思路。Gr?nvold等對15頭犢牛進行不經腸道的青黴素注射，發現雖不經過腸道，但仍舊對腸道微生物的構成產生了很大影響，對糞便中大腸桿菌的耐藥性也產生了影響。Durso等對牛欄地表的微生物多樣性進行分析，採取土壤樣本與牛糞便樣本，分別進行16S rRNA基因序列分析，主要微生物群落的比例為：放線菌門42%,硬壁菌門24%,擬桿菌門24%,變形菌門9%，種類與牛糞便有明顯的不同。鑒定出139個屬，其中只有25個屬同時出現在2個樣本中。他們分析認為，形成於牛糞便中的微生物，在被排泄到環境中後，面對著新環境中多種選擇壓力，生存受到極大的挑戰，糞便中的微生物群落結構在土壤中發生了劇烈的改變，這可能是造成牛糞便樣品與牛欄表層土壤中微生物群落結果不同的主要原因。4 小 結經過長期的選擇和適應，微生物和宿主之間及微生物群落與群落之間形成了一種相互制約、相互依賴的動態平衡。這種平衡對於維持反芻動物的機體健康、提高反芻動物的生產性能、減少環境污染及保證產品安全等方面具有重要作用。圍繞牛微生物多樣性的研究大多集中在胃腸道環境中，由於反芻動物的特殊生理功能，可以將瘤胃微生物與口腔微生物相結合對比進行研究。分子生物學技術的廣泛應用，推動了對非培養微生物的研究，但是傳統的純培養方法仍不可忽視，因為其有助於研究者獲得新的功能基因以及具有優良品質的新菌種。儘管很多牛瘤胃微生物已經得到鑒定，但是，能夠將完整的群落結構與其中的功能基因聯繫起來的技術仍舊缺乏。對牛乳房炎與犢牛腹瀉病的研究中，以往多是將兩者分開研究，在今後的研究中，應該將兩者適當的結合在一起，探究母牛乳房炎與新生犢牛腹瀉病之間是否存在某種聯繫。關於反芻動物的微生態研究也多集中在瘤胃細菌與腸道細菌方面，實際上在有些報道中也提到瘤胃中的真菌與古菌發揮著不可替代的作用。因而在今後的研究中，應該多關注一些真菌在反芻動物營養過程中的益生機制。目前大多研究者都將研究方向集中在對微生物群落的多樣性研究，單一的定量定性研究只能讓我們了解這些複雜微生物的表層信息，然而對微生物與宿主間的以及不同群體之間的物質交換、能量代謝甚至於環境是通過何種方式來改變微生物群落的，以及其中的信號傳導機制等深層次研究都是一大空白。目前關於飼糧和宿主基因型哪個影響佔主導地位爭論也較多，雖然有大量的研究，但是，並不能確定影響微生物群落結構的主導因素是什麼。所以，在動物體內共生微生物的研究領域還急需研究者進行深層次的探索，相信在不斷更新的生物學新技術的幫助下，在共生微生物這個領域一定會有更大的突破。來源： 微生物技術應用
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