《硝態氮抑制瘤胃甲烷生成的機制》是依託中國農業大學，由周振明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：硝態氮抑制瘤胃甲烷生成的機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：周振明
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
二氧化碳還原產甲烷和硝態氮還原產氨是反芻動物瘤胃中的兩個重要的生物學過程。瘤胃發酵產氫還原二氧化碳產生甲烷排入環境中，可造成能量的損失和環境污染；而氫用於硝態氮的還原產氨用於合成瘤胃微生物蛋白質，可用於反芻動物體蛋白的合成。在硝態氮存在條件下，瘤胃微生物發酵產生的氫電子由產甲烷轉向硝態氮的還原，從而降低瘤胃甲烷的產生。有關瘤胃硝態氮還原過程微生物區系動態變化和相關酶基因表達變化的研究很少。本項目假設：飼料硝態氮通過增加瘤胃硝態氮還原菌的數量和提高硝態氮還原酶的活力降低瘤胃產甲烷菌的數量和甲烷生成相關酶的活性，進而抑制了甲烷生成。本項目擬研究在添加硝態氮情況下，瘤胃細菌、真菌、原蟲、產甲烷菌、硝態氮利用菌、纖維利用菌等微生物區系和相關酶基因表達活性的變化，進而闡明硝態氮還原降低甲烷產生的生物學機制，為生產中調控瘤胃發酵和降低甲烷產量提供理論依據。
結題摘要
本研究採用動物飼養、化學分析、體外產氣和分子生物學方法研究硝態氮的代謝及其抑制瘤胃產甲烷的機理。結果發現：硝態氮持續的抑制了瘤胃甲烷產量，無時效性。未經硝態氮適應的瘤胃微生物，硝態氮顯著抑制瘤胃產甲烷菌和纖維分解菌的數量。硝態氮適應後，瘤胃原蟲無顯著變化，降低低濃度硝酸鹽組真菌含量，提高纖維分解菌數量（R. flavefaciens，R. ablus，F. succinogenes），B. fibrisolvens除外，並發現瘤胃中的核心的硝酸鹽還原菌S. ruminantium，C. fetus，M. succiniciproducens。瘤胃微生物適應日糧硝態氮後，瘤胃中硝酸鹽還原酶活性不受影響，但亞硝酸鹽還原酶活性降低，然而瘤胃液中亞硝態氮積累量沒有顯著性變化，說明添加量不高於2%時，“亞硝態氮毒性作用”不是硝態氮抑制瘤胃甲烷的原因。經體外試驗發現瘤胃原蟲和細菌區系是硝態氮還原、產甲烷和微生物蛋白合成的主要區系，硝態氮的還原有利於微生物蛋白的合成。通過宏基因組技術研究發現硝態氮添加水平對瘤胃細菌菌群α多樣性和β多樣性無顯著影響。1%的硝態氮添加水平顯著提高了Ruminobacter, BF311 and CF231的相對豐度。硝態氮顯著提高了作為自然界中的硝酸鹽還原菌的Campylobacter屬和Cyanobacteria門的比例顯著升高，說明瘤胃中潛在的硝酸鹽還原菌存在於Campylobacter屬和Cyanobacteria。本項目研究發現為硝酸鹽在生產中的利用提供理論基礎。
