Antimethanogenic营养干预在生命早期的反刍动物修改瘤胃殖民古生菌

文摘

这项工作的目的是研究是否饲养山羊的产烷生物抑制剂从出生的孩子和他们的人口影响热点殖民瘤胃和在多大程度上影响仍然存在。16个山羊生下两个孩子。八与溴氯甲烷(D +)治疗产后2个月。其他8山羊没有(D−)治疗。一个孩子每能源部在两组治疗溴氯甲烷(k +) 3个月而另一个是未经处理的(k−),导致四个实验组,每组:D + / k + D + / k−−D / k +和D k−−/。瘤胃从断奶的孩子们收集的样本和1和4个月后(出生后3个月和6个月),在治疗结束的时期(2个月)。焦磷酸测序分析显示修改后的古细菌群落组成殖民瘤胃的孩子,虽然这样的效果没有完全持续4个月后;然而,一些不太丰富的团体保持不同的治疗和控制动物。不同的响应之间的古细菌群落组成观察孩子和成年山羊表明竞争发生在发展中瘤胃占领不同的细分市场提供潜在的干预。

1。介绍

瘤胃微生物群中,古菌域的成员,尤其是产甲烷菌,估计约占0.3 -3%的生物量(1在微生物发酵),起着至关重要的作用。大多数的古生菌在瘤胃产甲烷菌,利用H₂减少的能源有限公司₂对CH₄并提供氧化减少因素(例如,NAD +)与其他微生物代谢途径(2]。然而,CH发布₄结果在膳食能量的损失3]一旦释放到环境中,甲烷作为一种强有力的温室气体,具有更大的影响气候变化的二氧化碳。因此,更好地了解瘤胃内的产甲烷社区可能促进发展的策略来减少肠CH的生产₄。

文献表明,而不是数字,产烷生物群落的结构,驱动在瘤胃甲烷生成(4]。在瘤胃产甲烷菌的多样性取决于环境因素(即。地理位置;(5),具有较强的宿主特异性6),这使得它难以实现重要的调制在成年动物一旦瘤胃微生物充分发展,生态系统的建立。发展中瘤胃提供了一个机会去探索微生物操纵的手段。未开发的瘤胃产甲烷古菌已发现的羊羔在固体饲料摄入的开始前(2 - 4天),达到类似水平成年动物出生后10天左右(7,8]。斯基尔曼et al。9]建议的母羊可能是最重要的来源微生物接种在年轻的动物。最近,Gagen et al。10报道的多样性mcrA序列的羔羊瘤胃17 h出生后没有明显不同,成熟的常规2岁绵羊瘤胃中找到。这打开了产甲烷菌的可能性被反刍动物从一个非常年轻的年龄和保持在瘤胃发展和生活。我们已经获得的初步证据DGGE变更产烷生物的社区在瘤胃的孩子接受一种antimethanogen化合物(溴氯甲烷、BCM) [11]。然而,主要热点的变化诱导组和关键物种如何回应仍然未知。

因此,这项工作的目的是研究喂养是否产甲烷抑制剂(BCM)的早期生活中孩子影响古社区殖民瘤胃和在多大程度上影响仍然存在。添加这种化合物在CH的影响₄纯粹的文化生产的7个关键瘤胃产甲烷菌也被调查。这个试验的结果对瘤胃发酵和甲烷生产发表在Abecia et al。(2013)11]。

2。材料和方法

所有管理和实验过程涉及动物是由受过训练的人员严格按照西班牙指南(2005年10月10日的RD 1201/2005)为实验动物保护实验del Zaidin Estacion。试验协议(2010年10月1日)通过了伦理委员会动物动物营养研究单位。

2.1。动物,饮食,和实验设计

16 Murciano-Granadina哺乳期山羊(43±1.7公斤BW)怀着两个胎儿在怀孕3个月的收购,保存在个人笔(1.7×1.7)免费的水,和美联储苜蓿干草随意每天一次(g·公斤⁻¹DM: OM, 880;CP, 214;乙醚提取,13.6;NDF, 419: ADF, 244;和ADL, 61)和补充600 g d⁻¹美联储一天两次(0900 h和1500 h)基于(g·公斤⁻¹):小麦短裤(350),玉米短裤(100),玉米颗粒(50),大麦谷物(160),大豆皮(90),大豆粉(90),向日葵餐(120),曹(22),氯化钠(3.5),钙盐(4.5)和示踪矿物质和维生素补充剂(10)(g·公斤⁻¹DM: OM, 893;CP, 170;乙醚提取,33.9;NDF, 342;ADF, 142;和ADL, 34.3)。

实验周期(D)什么时候开始生了,两周内发生。分娩后,每个随机分配给能源部2实验的第1组:D +,每公斤体重每天使用3毫克的BCM分为两个相等的剂量,和D−参与这项研究但接受安慰剂(10 g的燕麦与糖蜜纤维素纸和密封)。溴氯甲烷(99.5%;奥尔德里奇13526 - 7)是一个卤代脂肪族烃禁锢在一个alpha-cyclodextrin矩阵(阿尔法蛇丘GmbH & Co、A18092) [12]。BCM配方制备干燥的白色粉末在1到2公斤批次和含有10 - 12% BCM (wt / wt)。BCM复杂被包裹在纤维素纸,与10 g的燕麦混合,并与糖蜜密封。BCM的治疗方法是口服一天两次在喂食时间(0900 h和1500 h)。

都生了两个孩子,其中一个还参与(k−),而另一个被每日的剂量30克/公斤体重的BCM如上(k +),从而导致整体四个孩子的实验组D + k + D + k−−k D +和D k−−()如图1。在生命的前2周,BCM配方是溶解在10毫升的水和注射器直接进入治疗孩子的口,一天两次。2周后,BCM治疗口服一天两次在喂食时间(0900 h和1500 h)孩子的描述。为2个月的孩子仍在同一笔与其他动物没有身体接触,以避免触摸和舔。孩子的重量每周登记。

孩子(k +)的治疗持续了3个月,2个月时仍与美国能源部和断奶后1个月,在此期间孩子们按治疗分组(D + k + D + k−−k D +和D k−−)在四个独立的钢笔分开,以避免身体接触。断奶后孩子们提供随意苜蓿干草和起动器商业复合(g·公斤⁻¹):小麦短裤(50),玉米短裤(50),玉米谷物(150),燕麦粒(260)、奶粉(190),大豆粉(172),向日葵餐(120),氯化钠(3.5),(4.5)和钙盐(g·公斤⁻¹DM: OM, 925;CP, 162;醚提取物,35岁;NDF、163和ADF, 78)。

在3个月,所有的孩子从4实验组组合在一起在一个钢笔和BCM治疗停止(图1)。他们仍然在一起3个月,直到实验结束的时期。

瘤胃内容是收集到2个月后(2月),恰逢孩子断奶。瘤胃样本收集的孩子三次:在断奶(W)和1 (W + 1)和4个月后(W + 4)。早上前采集标本使用胃管喂养和整除储存在−80°C进行进一步的分子分析。结果对瘤胃发酵和甲烷排放量成年山羊和孩子最近发表(11,13]。

2.2。样品处理和核酸提取

瘤胃digesta的DNA样本提取冻干,由物理中断使用珠彻底混合搅拌器(Mini-bead搅拌器8日BioSpec产品,巴特尔斯维尔,美国)。提取了大约50毫克样品使用QIAamp DNA凳子迷你包(试剂盒有限公司,西萨塞克斯郡,英国)后,制造商的指示修改:更高的温度(95°C)是用于裂解孵化。

提取的DNA的产量和纯度是评估使用NanoDrop nd - 1000分光光度计(美国威明顿NanoDrop技术)。

2.3。焦磷酸测序和序列分析

16 s rRNA基因高变的V6地区是放大使用引物对,958 f、1048 arcr-major [14]。引物结合10元条形码标签和罗氏公司/ 454适配器允许pyrosequenced样本。PCR进行,一式三份,包含10 x PCR缓冲,10毫米混合核苷酸,pmol /μ正向和反向引物L, 1 u由于“快速上手”项目聚合酶,1μL的DNA模板,然后由25μ用分子生物学年级水L。放大条件初始变性步骤在95°C 2分钟;30周期在95°C的变性30年代,退火30年代,在55°C和72°C 45 s伸长;在72°C和最后一个扩展步骤7分钟。PCR产物的大小是1%的琼脂糖凝胶电泳进行检查。产品后,一式三份都汇集在一起,然后纯化使用短片段去除方法所描述的罗氏公司使用他们的GS FLX DNA扩增子准备指南和AMPure珠子。DNA量计算使用一个时代微型板块分光光度计(Biotek);基于这些数量,在50 ng /样品μL汇集到库。这些库是进一步纯化使用E-Gel SizeSelect琼脂糖凝胶(按照英杰公司手册)。

以确定是否有任何短片段仍然存在在图书馆样本,进行了PCR检测总容积为25μ19.5 L,μL分子水,2.5μL快速启动反应缓冲区(使),1μL 10毫米的核苷酸,0.5μL向前测试底漆(使),0.5μ0.5 L反向测试底漆(使)μL快速启动酶混合,和0.5μL DNA模板(2×10⁸分子)。这是在初始变性94°C运行1分钟;20周期在94°C的变性1分钟,退火60°C 1分钟,1分钟72°C伸长;在72°C和最后一个扩展10分钟。

这之后,PCR检测样本孵化为0.5μL的核酸外切酶为30分钟我在37°C。这些测试样品PCR以及这些库的库和10倍稀释,运行在一个安捷伦Bioanalyser使用DNA芯片高灵敏度。这给了准确的量化每个库允许他们在克分子数相等的金额和10⁷分子/μL样本。

最后,样本进行乳液聚合酶链反应和介质体积(MV) Lib-L罗氏协议之后。集中库然后pyrosequenced罗氏454 FLX钛。

flowgram(设定触发器)文件转换为fasta DNA (fna)和质量分数(8)文件在454集群和转移到一个基于Linux工作站运行定量见解微生物生态学(QIIME 1.5.0版)/脚本模块和工作流脚本(15]。金合欢是用于均聚物纠错16]。序列筛选排除任何不匹配的引物序列运行超过6均聚物或歧义和包括最低为扩增子序列长度到50元。图书馆是分裂根据10元条形码纳入底漆。库测序在不同的板块或不同车道的454人汇集。

辣子鸡是由调整绿色煤电数据库的读取17)和集群在97%序列标识使用PyNAST工具(15)和UCLUST算法(18),分别。分类分类是根据基本的局部比对搜索工具(爆炸)分类器和系统发育树构建使用FastTree [19]。(即α多样性。,diversity within a sample) indices were generated with the QIIME pipeline. Beta diversity was used to create principal coordinate analysis (PCoA) plots using unweighted UniFrac distances. The Unifrac phylogenetic method [20.],认为系统血统,而不是共享OTU,用于基层与树木建造在OTU挑选脚本。

2.4。产甲烷菌纯培养

纯粹的文化从DSMZ-German获得微生物和细胞培养的集合。研究的物种了Methanobrevibacter ruminantium(应变:DSM 1093;写明ATCC 35063;JCM 13430),Methanobrevibacter smithii(应变:DSM 861;写明ATCC 35061),Methanobrevibacter millerae(应变:DSM 16643;OCM 820),Methanosphaera stadtmanae(应变:DSM 3091;写明ATCC 43021;JCM 11832),甲烷细菌属bryantii(应变:DSM 863;写明ATCC 33272;OCM 110),甲烷八叠球菌属巴氏细菌(应变:DSM 800;JCM 10043;OCM 38)和Methanomicrobium移动(应变:DSM 1539;写明ATCC 35094;JCM 10551)。

古生菌文化进行了Hungate管与特定的媒介和生长条件规定DSMZ厌氧菌。媒体准备(119、120、161、322)在他们的网站上详细描述(例如,http://www.dsmz.de/microorganisms/medium/pdf/DSMZ_Medium119.pdf),制备了厌氧、无菌和气氛下80%的H₂和20%的公司₂。

与纯培养接种,安瓶收到在厌氧处理室和气氛下80%的H₂和20%的公司₂按照DSMZ (http://www.dsmz.de)。

纯培养接种在4复制管包含5毫升对应特定的媒介。增压与H₂/公司₂在厌氧气体室应用达到10⁵爸爸在顶部空间。对于那些与BCM管治疗,治疗应用于第二天(除m .移动有较低的增长率,因此治疗必须应用在6天)。BCM的浓度增加了50μ根据以前的在体外和在活的有机体内在我们实验室进行研究13]。孵化,水平管被放置在一个颤抖的孵化器在37°C 120分钟牧师⁻¹在黑暗中。

产甲烷菌的增长之后CH₄生产(21,22]。天2,4,6,8孵化(12天m .移动),为CH管进行了分析₄生产使用火焰电离检测GC [23]。简言之,子样品0.5毫升的气体从顶部空间在每个管拍摄,然后手动注射在GC(惠普休利特5890年,帕卡德系列二世,Waldbronn,德国)使用1毫升SampleLock注射器(汉密尔顿,内华达州,美国)。CH的浓度₄决定使用标准曲线生成的注入不同体积的99.9%纯CH₄之前和之后的注入样品。

2.5。统计分析

数据分析使用SAS PROC混合过程(24]。BCM的统计模型使用包括影响治疗,孩子,能源部×孩子互动作为固定效应和动物的影响被认为是随机的。当doe×孩子互动是重要的(),治疗方式之间的差异进行评估使用“pdiff”选项“LS手段”声明的SAS和宣布重要的混合过程。往往被认为是当值< 0.1。的重要性的影响分布不同的古细菌组包含在文本。

3所示。结果

3.1。瘤胃中的古细菌群落结构

7557年平均每个样本序列是用于分析后的质量控制。古细菌的分类分析社区使用爆炸分类器(表1)透露,Methanobacteriales订单是瘤胃中最具代表性的两组(D +和D−)。治疗没有显著影响的相对丰度家庭Methanobacteriaceae,尽管数值增减,分别Methanobrevibacter和Methanosphaera被观察到。其他小群体(Crenarchaeota Methanomicrococcus, Thermoplasmata)也被发现在低比例(小于0.3%),对照组中没有检测到D +动物。这些差异在PCoA说明(图2)显示两个单独的集群根据确实的治疗。

如表所示3BCM D导致更高的治疗,观察到的物种的数量(OS),曹国伟和香农指数(H)。

3.2。古细菌群落结构在孩子断奶(W), 1 (W + 1)和4 (W + 4)个月后

平均为4414、4922和4713序列样本用于W W + 1,和W + 4,分别进行分析后质量控制。表2显示的分类分析热点社会使用爆炸分类器。在W显著()治疗效应应用于孩子们丰富的观察甲烷细菌属,Methanobrevibacter,Methanosphaera。k +的孩子提出了更大的和更低的丰度,分别Methanobrevibacter和Methanosphaera。另一方面,甲烷细菌属明显大于D k−−孩子相比其他三组能源部或孩子的治疗。其他小组织发现只有在对待孩子(Nitrososphaera在D + k +和Halobacterium在D−k +)。古细菌群落结构的PCoA情节(图3(一个))隔离样品根据孩子治疗收到(D + k +和D−k +显然是分开D + k D k−−−)垂直轴,能够解释69.6%的变异。

在W + 1, BCM治疗应用于孩子们丰富的较大的影响Methanobrevibacter、Methanosphaera Methanoplanus,Thermoplasmata,虽然效果并不总是按照什么观察到w .同样,有一个显著的交互处理接收到的丰富Methanobrevibacter和Methanosphaera因为只有k +孩子提出的D比k−−并显示差异的孩子。PCoA图采集的样本在W + 1(图3 (b))分化D k−−和D + k +组,而D−k +和D + k−动物之间传播D k−−和D + k +。

在W + 4,当所有的孩子们分组和BCM治疗停止3个月前,古细菌的分类分析社区并没有发现显著影响BCM治疗应用于孩子。然而,大量的Methanobrevibacter和Methanosphaera分别保持数值较低和高D−k +动物比其他三组。有趣的是,有一个显著的交互作用()之间的治疗应用于孩子和丰富的Thermoplasmata集团,导致较低的值D−k +的孩子。此外,序列属于门Crenarchaeota只有在孩子没有发现早期的治疗(D k−−−和D + k)。PCoA图(图3 (c))展示了一个不太明显的隔离实验小组根据群落结构,尽管D + k +和D−k +样品分离的组件解释12%。

在多样性方面,曹国伟(物种丰富度),观察到的物种(独特的辣子鸡)和香农指数的瘤胃内容四个实验组,每组孩子断奶,断奶后1个月,4个月表3。总的来说,治疗应用于k和D导致多样性指数的重要变更,包括k×D交互。然而,我们不能证据一个清晰的模式的影响时,四个治疗相比,三次集合的顺序分析。

3.3。产甲烷菌纯培养

七种古生菌的生长在体外监控/ 8天(12天m .移动)和获得的模式菌株显示重要的差异(图4)。一个共同特征,除了m .移动稳态水平达到了8天左右postinoculation的文化,可能由于某些营养物质的限制或饱和与代谢产物。

文化发展的监控显示,BCM强有力的抑制作用的影响m . ruminantium m . millerae m . smithii和m . bryantii,m . ruminantium最敏感的应变处理。BCM稍微抑制的增长m . stadtmanae和m .移动并没有影响的m·巴氏细菌。

4所示。讨论

假设测试在这工作到什么程度瘤胃中的微生物种群,首先建立了会影响日后的微生物生态系统。我们已经观察到一个简单的喂养政权(饲料与集中)应用在羔羊的生命早期细菌数量修改了殖民瘤胃,这种效应持续4个月25]。我们最近报道,喂养BCM孩子并改变瘤胃发酵模式和减少甲烷排放11,13]。这反映在更多的丙类型的发酵结果的持续降低甲烷排放的后代在生命早期治疗,提高治疗(D + k +)。目前的工作目标是提供更多的洞察变化发生在古社区在殖民瘤胃和持久性的影响在以后生活的动物。

BCM是一种最有效的抑制剂,减少甲烷生产通过干扰cobamide-dependent甲基转移酶一步甲烷生成的26,27]。当BCM被禁锢在环糊精和美联储反刍动物,它会导致持续抑制甲烷生产(12,28,29日]。此外,在体外孵化项目在连续培养系统证明BCM显著降低甲烷生产(85 - 90%),而对总挥发性脂肪酸的生产没有影响,饲料,真正的降解性和微生物蛋白质合成的效率30.]。据预测,H₂气体会积累在瘤胃甲烷生成强烈抑制瘤胃产甲烷菌的生长的抑制(31日]。Mitsumori et al。32)得出的结论是,在山羊的抑制甲烷生成> 80%大幅增加瘤胃H₂浓度不影响干物质摄入和饲料消化率。在多大程度上这多余的氢驱动转变在瘤胃产甲烷菌的多样性发展是下面要讨论的。最近,治疗与BCM也有关细菌群落结构的变化(32]。的相对丰度的增加普氏菌可能与H₂积累由于减少甲烷生产(30.]。同样,Mitsumori et al。32]报道的负面影响r·阿不思·由于治疗山羊BCM由于高灵敏度高H的分压₂。这种减少可能被更大的补偿等其他纤维蛋白溶解细菌的丰度f . succinogenes这并不产生H₂,不容易H₂积累。

4.1。产甲烷古细菌多样性

产甲烷古菌包括一个多样化和复杂的组织,在瘤胃中扮演着重要的角色;然而,其生物多样性仍然不太为人所知的其他微生物生态系统33]。最近的事态发展在文化独立分子技术已导致识别更广泛的物种包括产甲烷社区还uncultivable使用传统技术。然而,在不同的研究结果不同。

基于我们以前的工作(11),DGGE条带的这里使用相同的样本显示,BCM治疗诱导古细菌群落结构的差异在孩子的发展瘤胃W和W + 1。然而,在W + 4的治疗应用于孩子只提升不同的古细菌群落结构在孩子提出了D +,这表明治疗收到的确实是最有影响力的因素在古细菌群落结构。另一方面,虽然瘤胃产甲烷菌的生物量在W相当于孩子在成年山羊、BCM治疗对生物量的影响变量在W W + 1,和W + 4,而不是与CH的型态₄生产。因此,似乎有必要找出古细菌组中不同治疗以假设的发展中瘤胃有益的促进。

在目前的工作,Methanobrevibacter占总额的87%到92%瘤胃中的古细菌序列,Methanosphaera表示在7%和11%之间。在最近的一项研究中,金正日et al。33)报道,Methanobrevibacter Methanomicrobium,和Methanosphaera分别占50%、15%和13%的热点分析序列在瘤胃中。的整体优势Methanobrevibacter种虫害与丰度在协议在不同的研究报告(1]。

不同的热点BCM的反应可能与H₂分压环境中由于抑制甲烷生成的34]。在这项研究中,的比例Methanobrevibacter集团已被证明是高度敏感的多余的H₂,并没有改变。然而,在k +的孩子有一个显著增加W和W + 1个月和降低数值D−k + W + 4的孩子们。类似的比较可以的Methanosphaera组。这表明,成年动物中观察到的场景可能不适用在发展中瘤胃。瘤胃早期发展是一个重要因素决定固体饲料摄入量和性能在反刍动物(35]。建立了瘤胃微生物的年轻动物为从pre的转变奠定了坚实的基础,反刍动物的状态,以后生活的关键阶段。许多主要官能团的瘤胃微生物降解纤维素和硫酸盐还原菌,以及其他hydrogen-utilizing物种,如乙酸细菌变成建立在瘤胃内生活的第一周8,36]。乙酸细菌的作用在这个实验可能部分解释了不同反应中观察到和孩子BCM对待。早期建立突显出乙酸细菌之间存在竞争,不同的H₂利用瘤胃内的物种。Morvan et al。8)观察到产乙酸菌并殖民前的羔羊瘤胃产甲烷菌。还Faichney et al。37)报道,羊羔长大独立于他们的大坝产生更少的甲烷30 - 40%比传统动物和H₂通过还原acetogenesis似乎引导。的结合在发展中主导hydrogenotrophs瘤胃乙酸细菌和BCM应用在生命早期治疗可能导致一种特殊的产甲烷社区,否则就不会被开发出来,如果治疗时应用于成年动物产乙酸菌不太可能占领利基(38]。证实了这个假设需要监控的建立和响应乙酸社区在未来的研究。

不管不同的反应和孩子断奶,一个重要的治疗方法应用于孩子间的相互作用取决于是否能源部治疗表明,大坝群内(或任何其他成年动物接触出生的后代)起着关键作用的微生物殖民发展瘤胃。这将打开的可能性通过治疗干预的母亲和潜在可能影响在实际农业管理和饲养,特别是在密集的系统的后代出生后从大坝直接带走。

此外,在以往的研究中,所述D + k +动物从这个实验仍低甲烷排放四个月断奶后(11]。虽然应用BCM的主要影响古细菌群落结构的主要群体在这项研究中发现(Methanobrevibacter和Methanosphaera)没有坚持孩子W + 4,未来的研究应该使用更敏感技术检测其他已知等丰富的但是重要的集团甲烷八叠球菌属。在这条线Thermoplasmata集团(占总数的比例低的社区)保持不同W + 4。它不能排除一些物种的可能性做出更大的贡献比他们的丰度表明甲烷排放通过更大的记录mcrA基因(39]。最近的工作,使用DNA和RNA16 s核糖体rna分析(40),表明Methanobrevibacter物种尽管数值主要只贡献了三分之一的RNA-derivedmcrA序列,而丰富的物种(m . luminensis)代表多数,可能造成高甲烷的形成。实际上,保尔森等。41metatranscriptomic调查报道说Thermoplasmata 16 s核糖体rna和methylcoenzyme M还原酶(mcr)记录下降与mrna的酶参与的瘤胃甲烷生成牛对待菜籽油,而主要古细菌群体没有影响。Thermoplasmata是一种新型的群methylotrophic牛瘤胃产甲烷菌的使用主要作为主要的能源和碳源。他们最近在牛与减少甲烷排放处理菜籽油。它也表明它们对甲烷形成的贡献可能被低估的数值(丰度42),看来他们是占主导地位的人口在青藏绵羊瘤胃产烷生物。在同一条线上,门Crenarchaeota,另一个不寻常的小古细菌群,发现只有在参与孩子W + 4。序列的rDNA non-Thermophilic-Crenarchaeota和Thermophilic-Crenarchaeota瘤胃被马迪根和Martinko[第一次描述了43),尽管没有已知的角色在这个环境中被描述。最初,Crenarchaeota被认为是sulfur-dependent极端微生物,但最近的研究已经确定了特征Crenarchaeota环境rRNA,表明这一群体可能是最丰富的古菌在海洋环境44]。因此,似乎有必要补充生态系统的结构分析和功能分析(转录组分析和/或纯文化)完全理解一些理论上的重要性较小物种对甲烷产量。

周et al。4]表明,较低的产甲烷社区在动物饲料效率比有效的和更多样化的患病率m . stadtmanae和Methanobrevibacter效率低下的动物的sp.高出2倍左右。这赞同我们的结果显示,一些物种等另一组Methanomicrobiales可能接管当甲烷排放大幅下降。

4.2。产甲烷菌纯培养

正如上面所讨论的,缺乏直接的关系产烷生物数量和甲烷生产一直归因于不同的成分与潜在的不同的热点出现在瘤胃甲烷产生率(4]。Mitsumori et al。32]报道对数减少正常产烷生物人口与甲烷减少> 50%,表明不同热点的相对产甲烷活性瘤胃中扮演更重要的角色在决定甲烷产出比绝对产甲烷菌的数量。因此,任何研究甲烷生成抑制应该占影响瘤胃内的产甲烷古菌的代表物种,不仅是在那些被认为是数字占主导地位。

的前五个步骤hydrogenotrophic途径导致连续减少有限公司₂通过电子来自H₂形式N₅-methyl-tetrahydromethanopterin甲基转移酶(44]。然后转移到甲基辅酶M通过methyl-H的作用₄MPT: CoM-methyltransferase编码的地铁基因簇(45]。BCM干扰cobamide-dependent甲基转移酶步骤。的mcr-A形式被认为是存在于所有的产甲烷菌,同时存在的mcr二世形式只有被证实的订单Methanobacteriales和Methanococcales46]。香港et al ., (47),建议m . ruminantium有关的产甲烷菌发挥重要作用在瘤胃甲烷生成由瘤胃产烷生物细胞总数的一半。然而,这是在与最近的观察(正如上面所讨论的40]。在我们的纯培养实验,m . ruminantium是高度敏感的BCM可能是因为其基因组不编码甲基辅酶还原酶II (mcr二或地铁)系统。此集群的基因被发现在一些产甲烷菌,它编码一个iso-enzyme甲基CoM还原酶的酶和不同监管在增长36)调解甲烷形成高H的分压₂。然而,H₂不积累在瘤胃高水平,那么看来呢m . ruminantium适应其生活方式的增长在低水平的H₂使用mcr我系统只45]。我们假设相同的发生m . millerae和smithii。然而,在活的有机体内结果不同意更大的敏感性Methanobrevibacter体外,这表明物种,除了3种植在这个组,可能是高度相关。

比较甲基辅酶还原酶II (mcr二或地铁)基因在物种内Methanobacteriales显示顺序m . smithii和m . stadtmanae分享地铁基因与m . ruminantium。然而,许多的基因序列的差异m . stadtmanae和m . smithii编码的表面蛋白可能在其环境和调解相互作用可能与其他瘤胃微生物(45]。这也许可以解释这两个物种的减少急性抑制增长,因为它发生了m . ruminantium。

的电阻m·巴氏细菌BCM可能伴随其新陈代谢多才多艺的生活方式。不止一个methylcobamide: CoM甲基转移酶m·巴氏细菌一直特征(48- - - - - -50]。甲烷八叠球菌属是唯一已知的厌氧产甲烷菌产生甲烷对甲烷生成使用所有三个已知的代谢途径。这种微生物可以不属预定目标的产甲烷菌之一,扩大种群填补BCM以前是由产甲烷菌的敏感。不幸的是一组引物用于这项工作的焦磷酸测序不允许我们探测到足够的序列从Methanomicrobia比较纯粹的文化的发展m·巴氏细菌和m .移动。在此基础上,下一个步骤来支持我们的假设是研究的丰富m·巴氏细菌在实验小组和使用更强大的测序工具。

总之,我们的结果表明,在生命早期营养干预的反刍动物antimethanogen化合物导致的修改结构热点社区殖民瘤胃。似乎受到了影响治疗应用于美国能源部,与主要古细菌群体在这项研究中,发现它不坚持治疗3个月后停止。然而,一些不太丰富的未知的古细菌群体可能发挥关键作用持续治疗降低甲烷排放的后代。后代之间的不同响应的热点社会观察和成年山羊表明竞争发生发展中瘤胃占领不同的细分市场提供潜在的干预。

缩写

BCM:	溴氯甲烷
甲烷:	甲烷
凯西:	孩子们
D:	做
W:	断奶。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突的研究。

确认

这项研究已经由欧洲委员会资助(居里夫人重返社会资助224816 - metanorumen)和西班牙科学和创新部(agl2008 - 04707 - co2 - 01)。Leticia Abecia一直由西班牙国家研究委员会的研究合同(CSIC JAE-Doc程序)和凯特大肠Waddams一直由凯斯和Volac国际有限公司感谢作者吉梅内斯,e·吉梅内斯和美国大肠Girdwood技术援助。

引用

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版权©2014 Leticia Abecia et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。