王胤晨,袁 揚(yáng),張錦華,何光中,韓 勇,周文章
(1.貴州省畜牧獸醫(yī)研究所,貴州 貴陽550000;2.西南大學(xué)榮昌校區(qū),榮昌462460)
全球大氣中最主要的溫室氣體有CO2、CH4、N2O。近幾個(gè)世紀(jì)以來,隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,溫室氣體濃度都顯著的提高。CH4是大氣中重要的微量有機(jī)溫室氣體。當(dāng)前CH4是人類生活中產(chǎn)生的僅次于CO2的第二大溫室氣體。CH4對(duì)氣候變暖的影響是所有影響全球氣候變暖因素的15%~20%,其增溫潛勢是CO2的62倍。2005年大氣中CH4的濃度為1774ppb,比1998年增加11 ppb,每年大約有5~5.5億噸CH4進(jìn)入大氣,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大氣反應(yīng)和土壤微生物可以利用消耗的總和[1]。其中,反芻動(dòng)物年產(chǎn)CH4約7.7×107t,占大氣中的CH4總量的25%,而且每年還以1%的速度遞增[2]。反芻動(dòng)物CH4氣體的排放不僅造成環(huán)境污染,而且引起能量的損失。隨著各國對(duì)溫室氣體排放的重視,調(diào)控反芻動(dòng)物瘤胃功能減少CH4排放,使更多的能量和碳源轉(zhuǎn)化為可供動(dòng)物利用的揮發(fā)性脂肪酸,降低瘤胃發(fā)酵的能量損失,提高飼料利用率,這對(duì)緩解全球氣候變暖具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
瘤胃微生物發(fā)酵中,產(chǎn)甲烷菌利用瘤胃細(xì)菌、真菌、原蟲降解底物所產(chǎn)生的物質(zhì)生成甲烷,其中瘤胃甲烷主要來自于瘤胃中的H2和CO2的反應(yīng)。Thauer等研究報(bào)道產(chǎn)甲烷菌是目前已知的唯一一類以甲烷為代謝終產(chǎn)物的微生物,是產(chǎn)甲烷菌獲得能量的唯一途徑[3]。瘤胃內(nèi) H2分壓過高時(shí),瘤胃有益菌的活性和生長受到抑制,產(chǎn)甲烷菌的存在能消耗H2,保持瘤胃內(nèi)低水平的H2分壓,這對(duì)維持瘤胃微生態(tài)的平衡具有重要意義。
現(xiàn)有的研究表明甲烷的生物合成機(jī)制有四種途徑[4]:第一,CO2-H2還原合成甲烷;第二,甲酸氧化途徑;第三,乙酸異化途徑;第四,甲醇不成比例的分化途徑。其中,瘤胃甲烷的合成大部分來自第一種途徑,占瘤胃甲烷總產(chǎn)量的82%,其它三種途徑產(chǎn)甲烷量較少,占瘤胃甲烷總產(chǎn)量的18%。
雖然甲烷只能由產(chǎn)甲烷菌合成,但瘤胃甲烷的產(chǎn)量與甲烷菌數(shù)量卻沒有一定的比例關(guān)系,瘤胃產(chǎn)甲烷菌與其他微生物在代謝上緊密關(guān)聯(lián),甚至附著于其他微生物[5]。瘤胃中許多產(chǎn)甲烷菌附著于瘤胃原蟲上,利用其發(fā)酵產(chǎn)物H2生成甲烷;瘤胃厭氧真菌能降解植物纖維產(chǎn)生乙酸、甲酸、H2、CO2、乳酸和少量乙醇,其中大部分產(chǎn)物都能被產(chǎn)甲烷菌利用;瘤胃纖維降解細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)時(shí),能提高纖維降解率和甲烷產(chǎn)量。綜上所述,瘤胃內(nèi)甲烷的合成是依靠產(chǎn)甲烷菌和其他微生物之間的復(fù)雜關(guān)系相互作用形成的,是一個(gè)極為復(fù)雜的過程。
反芻動(dòng)物的瘤胃內(nèi)棲息著各種復(fù)雜、多樣、非致病的微生物,包括瘤胃細(xì)菌、厭氧真菌、原蟲和古菌,還有少數(shù)噬菌體。瘤胃微生物之間處在一種相互制約、相互依賴的動(dòng)態(tài)平衡中。瘤胃微生物種群多樣、關(guān)系復(fù)雜,但是都可以分為產(chǎn)氫和耗氫微生物兩大類。產(chǎn)氫微生物主要有瘤胃纖維降解菌、厭氧真菌和原蟲;耗氫微生物在瘤胃內(nèi)的主要代表是產(chǎn)甲烷菌,能利用H2進(jìn)行代謝生長,產(chǎn)生CH4。瘤胃中如果H2累積,還原型煙酰胺腺嘌呤核苷酸(DADH)的氧化作用受到抑制,乳酸等還原性發(fā)酵產(chǎn)物積累,進(jìn)而阻礙粗飼料的消化和有益微生物的生長繁殖。產(chǎn)甲烷菌被抑制后,會(huì)出現(xiàn)H2的積累[6]。如何保證CH4產(chǎn)量減少的同時(shí),H2不會(huì)累積,是調(diào)控甲烷生成時(shí)需考慮的重要因素。
反芻動(dòng)物瘤胃纖維降解菌在降解日糧中的纖維素和半纖維素時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的H2,這些H2被產(chǎn)甲烷菌利用,同時(shí)降低了還原性核苷酸的累積,提高纖維降解菌的能量利用率和纖維消化率。有研究發(fā)現(xiàn),許多反芻動(dòng)物的纖維降解菌的數(shù)量和甲烷菌的數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系,這說明纖維降解菌和產(chǎn)甲烷菌之間因?yàn)榉N間氫傳遞而存在著某種相互促進(jìn)的共生關(guān)系[7]。Wolin等通過白色瘤胃球菌純培養(yǎng)和與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)的研究發(fā)現(xiàn),白色瘤胃球菌純培養(yǎng)時(shí)產(chǎn)生乙醇、乙酸、H2和CO2,有少量的甲酸,但是共培養(yǎng)時(shí)不產(chǎn)生乙醇,并且乙酸的含量增加[8]。纖維降解菌與產(chǎn)甲烷菌單獨(dú)培養(yǎng)時(shí),通過NADH的重新氧化降低瘤胃氫分壓;而當(dāng)他們共同培養(yǎng)時(shí),在一些酶的催化作用下,NADH氧化產(chǎn)生H2,用于甲烷的合成。通過這一系列反應(yīng),使氫分壓降低,氫的總產(chǎn)量和乙酸的產(chǎn)量增加,同時(shí)兩種微生物的ATP產(chǎn)量增加、纖維素酶產(chǎn)量增加,而纖維素分解加快。黃色瘤胃球菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)時(shí),琥珀酸含量降低,而乙酸產(chǎn)量大大提高[9]。但并不是所有的纖維降解菌降解植物纖維時(shí)都會(huì)產(chǎn)生H2,因此提高此類纖維降解菌在瘤胃細(xì)菌中的比例,在不影響粗飼料消化的前提下,可以對(duì)其進(jìn)行深入研究。
瘤胃厭氧真菌降解粗纖維后,主要產(chǎn)物有甲酸、乙酸、乳酸、乙醇、H2和CO2。產(chǎn)甲烷菌與瘤胃厭氧真菌存在種間氫轉(zhuǎn)移作用,他能提高厭氧真菌纖維素酶與半纖維素酶等的酶活,促進(jìn)厭氧真菌對(duì)纖維和半纖維素的降解[10]。真菌與產(chǎn)甲烷菌體外共同培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵轉(zhuǎn)向乙酸型,乳酸和乙醇的產(chǎn)量減少,而H2和甲酸卻非常少,但是乙酸的濃度取決于共培養(yǎng)時(shí)產(chǎn)甲烷菌的種類,同時(shí)各種纖維降解酶的活性顯著提高,纖維降解率顯著增加[11]。更早的研究表明,瘤胃真菌和產(chǎn)甲烷菌共同培養(yǎng)能明顯地提高植物纖維降解酶的活性,并認(rèn)為產(chǎn)甲烷菌促進(jìn)了分解纖維真菌的活性,改變發(fā)酵產(chǎn)物,產(chǎn)生更多的乙酸、CH4和CO2[12]。在瘤胃中共培養(yǎng)效應(yīng)可能起很大的作用,甲酸、乳酸、和乙醇能夠抑制厭氧真菌的纖維素降解,乳酸大量積累往往會(huì)影響原蟲的代謝,而引起酸中毒,共培養(yǎng)時(shí),由于甲酸和乳酸被產(chǎn)甲烷菌利用生成乙酸和CH4,從而使附著在底物上的真菌數(shù)也相應(yīng)增多,對(duì)底物的降解率相應(yīng)增高。因此,共培養(yǎng)避免了這些發(fā)酵產(chǎn)物可能引起的副作用。盡管在瘤胃中可能有更復(fù)雜的關(guān)系,但是怎樣在厭氧真菌降解纖維素和CH4產(chǎn)量上找到一個(gè)平衡,在提高纖維降解率的同時(shí)降低CH4產(chǎn)量。對(duì)于真菌降解纖維素的效率和CH4產(chǎn)量的關(guān)系,還有待進(jìn)一步研究。
產(chǎn)甲烷菌和瘤胃原蟲之間是兼性共生關(guān)系,它們的結(jié)合方式主要有兩種:內(nèi)共生和外共生。瘤胃原蟲的細(xì)胞膜內(nèi)壁結(jié)合有多重脫氫酶,能催化底物脫氫,產(chǎn)生的氫分子則附著在原蟲上,然而氫分子會(huì)抑制原蟲的增殖,但寄生的產(chǎn)甲烷菌能利用這些氫分子合成CH4。其中,瘤胃10%~20%的產(chǎn)甲烷菌附著在纖毛蟲表面,寄生在原蟲胞液里面的產(chǎn)甲烷菌比表面上的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量要多得多。并且有學(xué)者研究報(bào)道,并不是所有的瘤胃纖毛蟲表面都有附著產(chǎn)甲烷菌[13],因此推測細(xì)胞外黏附甲烷菌在瘤胃纖毛蟲的產(chǎn)CH4過程中并不是特別重要,而內(nèi)共生產(chǎn)甲烷菌則可能起著關(guān)鍵的作用。但兩者在功能上是否一樣尚無定論。
迄今為止,有關(guān)纖毛蟲對(duì)CH4合成的作用仍存在爭議,部分學(xué)者認(rèn)為纖毛蟲可促進(jìn)瘤胃CH4的合成。Newbold等報(bào)道,產(chǎn)甲烷菌與原蟲共生而產(chǎn)生的CH4量占瘤胃總CH4產(chǎn)量的9%~25%[14]。Schonhsen等通過把出生不久的小牛隨機(jī)分成兩組,一組使其含蟲,另一組不含蟲,體外培養(yǎng)結(jié)果表明,含蟲組的CH4產(chǎn)量比不含蟲組高34%;在動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)時(shí),含蟲組的CH4產(chǎn)量比不含蟲組高30%,結(jié)果說明纖毛蟲對(duì)瘤胃CH4的合成有一定的作用[15]。Dohme等體外連續(xù)培養(yǎng)試驗(yàn)表明,去原蟲可以顯著降低CH4產(chǎn)量,但甲烷菌數(shù)量不變,說明去原蟲引起的CH4產(chǎn)量降低可能與甲烷菌活力的變化有關(guān)[16]。以上各位學(xué)者研究表明,去原蟲可能是瘤胃降低CH4產(chǎn)量,提高生產(chǎn)性能的一種途徑。人們也在不斷尋找去原蟲技術(shù),但現(xiàn)在還沒有能應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的,可能是去原蟲技術(shù)對(duì)動(dòng)物本身或瘤胃內(nèi)其他微生物有害。
但另有研究表明,纖毛蟲對(duì)瘤胃CH4的作用不明顯。Krumhliz等通過將3只剛出生的綿羊與其他羊進(jìn)行隔離飼養(yǎng)到成年,使其不含纖毛蟲,然后接種纖毛蟲,分別測定接種前后瘤胃液產(chǎn)CH4活力,發(fā)現(xiàn)其活力差距不明顯,分別為每毫升每分鐘產(chǎn)16.8nmol和16.3nmolMachmuller等體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),去原蟲不能減少CH4產(chǎn)量,他們認(rèn)為瘤胃液中纖毛蟲和產(chǎn)甲烷菌數(shù)量的減少并不意味著有效地降低了瘤胃的CH4產(chǎn)量,通過降低產(chǎn)甲烷菌活力及改變瘤胃產(chǎn)甲烷菌組成等途徑可能會(huì)降低CH4產(chǎn)量[18]。
鹵化物及其類似化合物是反芻動(dòng)物體內(nèi)CH4生成的有效抑制劑,如三氯乙烷、三氯乙炔、溴氯甲烷等,均對(duì)產(chǎn)甲烷菌有毒害抑制作用,可抑制20%~80%的CH4產(chǎn)生。水合氯醛在瘤胃中轉(zhuǎn)化成氯仿,氯仿可以降低CH4的生成,但是水合氯醛損壞肝臟、長期飼喂會(huì)引起動(dòng)物中毒,甚至死亡,所以不運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中。另外鹵化物抑制CH4排放的效果非常短暫。各種產(chǎn)甲烷菌對(duì)鹵化物的敏感性各不相同,2-溴乙烷磺酸鈉(BES)抑制CH4生成的效果較明顯,但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其抑制效果短暫,可能是產(chǎn)甲烷菌對(duì)BES產(chǎn)生了適應(yīng)性[19]。
3.2.1 去原蟲 原蟲在瘤胃纖維發(fā)酵中發(fā)揮重要的作用,瘤胃中50%左右的纖維降解活性來自原蟲。大量研究表明有10%~20%的產(chǎn)甲烷菌寄生在原蟲表面,其CH4產(chǎn)量占到瘤胃液總CH4產(chǎn)量的9%~25%、甚至37%。因此去除原蟲可間接減少甲烷菌數(shù)量,進(jìn)而降低反芻動(dòng)物的CH4排放。
添加含飽和脂肪酸的保護(hù)性脂肪可減少排放,亞麻油和椰子油是目前研究較多的去原蟲植物油。張春梅等體外培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加亞麻油能顯著降低CH4的產(chǎn)量,并且可以使瘤胃發(fā)酵模式向丙酸類型轉(zhuǎn)變[20]。McGinn等研究表明,肉牛日糧中添加400g/d的葵花籽油可使排放減少22%,總能的損失減少了21%[21]。Mao等試驗(yàn)表明,添加大豆油使湖羊CH4產(chǎn)量降低13.9%,產(chǎn)甲烷菌數(shù)量顯著降低,原蟲數(shù)量略有下降[22]。Hu等通過體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),茶皂素對(duì)原蟲具有抑制作用,其中添加0.4mg/ml茶皂素處理組的原蟲數(shù)比對(duì)照組減少16.39%,CH4產(chǎn)量下降15.79%,微生物蛋白比對(duì)照組增加12.12%,改善瘤胃發(fā)酵的作用[23]。
3.2.2 增加乙酸生成菌 乙酸菌是存在于瘤胃內(nèi)的耗氫菌之一,可同產(chǎn)甲烷菌競爭H2,改變H2和CO2的利用方式,生成乙酸。因此,提高乙酸菌對(duì)H2的利用是減少CH4生成的另一種方式。但是在瘤胃內(nèi)產(chǎn)甲烷菌與乙酸菌共存時(shí),產(chǎn)甲烷菌對(duì)H2的利用處于競爭優(yōu)勢地位,主要原因是只有較高的氫閾值才能滿足乙酸生成需要。體外培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)瘤胃液中添加乙酸菌時(shí),CH4產(chǎn)量降低[24]。增加乙酸菌在瘤胃內(nèi)的數(shù)量是調(diào)控瘤胃發(fā)酵的可行途徑,但由于人類分離得到的乙酸菌數(shù)量有限,還需進(jìn)一步研究影響乙酸菌活性的因素和提高瘤胃內(nèi)乙酸產(chǎn)量的方法。目前有效的方法是研究出高H2親和性的特異乙酸菌,可在瘤胃內(nèi)與產(chǎn)甲烷菌有效競爭,或在產(chǎn)甲烷菌受抑制的條件下添加乙酸生成菌,從而降低 CH4產(chǎn)量[25]。
3.2.3 甲烷氧化菌 甲烷氧化菌(Brevicillus parabrevis)以甲烷為唯一的碳源和能源,瘤胃內(nèi)積聚的CH4是由CH4生成和氧化之差形成的。學(xué)者們已從瘤胃中分離到甲烷氧化菌,但目前有關(guān)瘤胃甲烷氧化菌對(duì)CH4抑制效果的報(bào)道非常少。Nelson等試驗(yàn)表明甲烷氧化菌作為益生素應(yīng)用于體內(nèi)和體外試驗(yàn)中,分別使 CH4產(chǎn)量減少5.9%和18.2%[26]。Kajikawa等研究發(fā)現(xiàn),氧氣、溴乙烷磺酸鹽和鉬酸鹽可以抑制CH4氧化,瘤胃內(nèi)的CH4氧化反應(yīng)嚴(yán)格厭氧,并且與硫酸鹽的還原反應(yīng)偶聯(lián)[27]。提高CH4在瘤胃內(nèi)的氧化,可能是降低CH4產(chǎn)量的另一種途徑,但其在瘤胃內(nèi)的重要性、體內(nèi)的應(yīng)用效果、日糧的影響及應(yīng)用的加量效應(yīng)還需進(jìn)一步研究。
3.3.1 離子載體 離子載體是一類土壤微生物產(chǎn)生的聚醚類抗生素,離子載體降低CH4的產(chǎn)量機(jī)理可能是改變發(fā)酵類型,由乙酸型發(fā)酵轉(zhuǎn)變成丙酸型發(fā)酵,或通過抑制H2的產(chǎn)生而降低CH4的產(chǎn)量。莫能菌素是廣泛應(yīng)用于調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)酵的離子載體。Van Nevel等研究表明,莫能菌素能降低動(dòng)物體內(nèi)25%的CH4產(chǎn)量[28]。Gaun等研究發(fā)現(xiàn)莫能菌素應(yīng)用于肉牛時(shí),飼喂低纖維飼料的牛CH4產(chǎn)量減少27%,而飼喂高纖維飼料的牛CH4產(chǎn)量減少30%[29]。但是莫能菌素對(duì)CH4生成的抑制效果不持久,連續(xù)使用效果不佳。并且由于離子載體是一類抗生素,在畜產(chǎn)品中殘留對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅,越來越多的消費(fèi)者反對(duì)其在日糧中的使用。
3.3.2 電子受體 甲醇和其他醇類及乙酸,都能作為電子供體合成甲烷,減少產(chǎn)甲烷菌對(duì)H2的利用,轉(zhuǎn)移H2可減少CH4的產(chǎn)量。富馬酸、蘋果酸、延胡索酸等二羧酸作為丙酸合成的前體物,可充當(dāng)H2的受體與產(chǎn)甲烷菌競爭H2,生成丙酸,從而減少生成CH4的H2。Asanuma等體外試驗(yàn)研究表明添加富馬酸和延胡索酸能增加丙酸的產(chǎn)量,減少CH4的產(chǎn)量[30]。Bayaru等報(bào)道,飼糧中添加2%延胡索酸,單位進(jìn)食量的CH4排放量降低22%[31]。Li等通過體外培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在含有亞麻油的底物中添加蘋果酸和延胡索酸不但能降低CH4產(chǎn)量,而且cis9、trans11-共軛亞油酸的濃度明顯升高[32]。雖然二羧酸能有效改變H2的利用途徑,同時(shí)生成丙酸而降低CH4產(chǎn)量,但反芻動(dòng)物二羧酸的添加會(huì)導(dǎo)致瘤胃pH降低,并且飼糧也影響動(dòng)物的適口性。為了防止瘤胃發(fā)酵受到影響可以添加這些酸的鈉鹽,或制備成膠囊[33]。富馬酸二鈉鹽可以有效維持瘤胃pH值,同時(shí)促進(jìn)瘤胃體外發(fā)酵和山羊體內(nèi)發(fā)酵[34]。Wallace等利用包被的富馬酸產(chǎn)品降低CH4產(chǎn)量而不影響瘤胃發(fā)酵,體外培養(yǎng)時(shí),包被在氫化植物油中的富馬酸能抑制CH4的生成,同時(shí)不影響瘤胃pH值。體內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)包被的富馬酸能降低CH4產(chǎn)量,提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、增加活體增重及飼料轉(zhuǎn)化率[35]。
3.3.3 植物提取物 關(guān)于植物的提取物調(diào)控反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵及降低CH4排放是目前廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)。大量體內(nèi)試驗(yàn)和體外試驗(yàn)表明植物提取物會(huì)影響瘤胃CH4的生成。
反芻動(dòng)物日糧中添加未皂化的脂肪能間接或直接的抑制CH4生成,間接作用包括降低不飽和脂肪酸雙鍵、降低飼料攝入量、抑制原蟲及增加丙酸產(chǎn)量;直接作用及脂肪酸對(duì)產(chǎn)甲烷菌的抑制作用。Mcginn等研究發(fā)現(xiàn)牛日糧中添加向日葵油能降低乙酸濃度提高丙酸濃度,降低乙酸與丙酸的比例[21]。并且油脂對(duì)瘤胃CH4生成的抑制作用與飼料組成有關(guān),Machmueller研究發(fā)現(xiàn),與粗料相比,在精料中添加椰子油對(duì)CH4排放的抑制效果更好[36]。植物提取物包括皂角苷、單寧、精油等對(duì)瘤胃CH4產(chǎn)生有顯著的抑制作用[37]。皂苷主要通過對(duì)原蟲的抑制作用來調(diào)控反芻動(dòng)物CH4的產(chǎn)量。單寧對(duì)產(chǎn)甲烷菌具有抑制作用及對(duì)瘤胃纖維降解具有促進(jìn)作用,故富含縮合單寧的植物能降低綿羊和牛瘤胃CH4生成,日糧中添加縮合單寧能減少山羊CH4的排放[38]。Hu等體外培養(yǎng)使用高劑量的茶皂苷使原蟲數(shù)量下降79%,CH4產(chǎn)量下降26%[23]。
一直以來,科研工作者們一直在不斷的探索尋找能有效降低瘤胃CH4生成的方法。到目前為止,已有較大的研究進(jìn)展,根據(jù)CH4的合成機(jī)理,發(fā)現(xiàn)通過很多途徑能抑制并降低CH4的排放,但同時(shí)很多研究結(jié)果也多少存在局限性,因而無法應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。如甲烷鹵化物可以直接抑制CH4生成,但是由于其生物安全性差或抑制時(shí)間較短,不適合在生產(chǎn)實(shí)際中使用;乙酸生成菌能與產(chǎn)甲烷菌競爭氫離子,使CH4產(chǎn)量降低,但是由于學(xué)者們分離得到的乙酸生成菌數(shù)量和對(duì)其認(rèn)識(shí)有限等原因,此方法也無法用于實(shí)際操作;去除原蟲可以降低CH4產(chǎn)量,通過減少與原蟲共生的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量來實(shí)現(xiàn),但目前的去原蟲技術(shù),常常存在對(duì)其他瘤胃微生物或動(dòng)物本身有害,至今還沒有一種能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的去原蟲技術(shù);離子載體型抗生素也能降低CH4的合成,但因其在體內(nèi)殘留問題,在生產(chǎn)當(dāng)中也遭到質(zhì)疑。因此,需要對(duì)產(chǎn)甲烷菌和其他微生物的關(guān)系以及CH4的合成機(jī)理更加深入的研究了解,利用瘤胃基因組技術(shù)和新的“組學(xué)”技術(shù),不斷地開發(fā)研究降低瘤胃CH4排放的新方法。
[1] IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change),Climate Change 2007.The Scientific Basis.Cambridge University Press,Cambridge,UK.2007.
[2] Wuebbles D J,Hayho E K.Atmospheric methane and global change[J].Earth Sci Rev,2002,57:177-210.
[3] Thauer R K.Biochemistry of methanogenesis:a tribute to Marjory Stephenson.1998Mariory Stephenson Prize Lecture[J].Microbiology,1998,144:2377-2406.
[4] 喬生民,喬軍毅,譚支良.反芻動(dòng)物瘤胃甲烷生成機(jī)制及調(diào)控措施研究[J].中國草食動(dòng)物科學(xué).2014,34(1):44-48.
[5] Zhu W Y,Mao S Y,Liu J X,et al.Diversity of methanogens and their interactions with other microorganisms in methanogenesis in the rumen[C].Plenary Paper,Proceedings of the 7th International Symposium on the Nutrition of Herbivores,2007,pp,125-139.
[6] 閔航,陳美慈,趙宇華,等.厭氧微生物學(xué)[M].2006,浙江大學(xué)出版社.
[7] Morvan B,Bonnemoy F,F(xiàn)onty G,et al.Quantitative determination of H2-utilizing acetogenic and sulfate-reducing bacteria and methanogenic archaea from digestive tract of Different Mammals[J].Current Microbiology,1996,32(3):129-133.
[8] Wo1in M J,Miller T L,Stewart C S.Microbe-microbe interactions[C].The Rumen Microbial Ecosystem,1997,PP,467-491.
[9] 馮仰廉.反芻動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004.
[10] Cheng Y F,Edwards J E,Allison G G,et al.Diversity and activity of enriched ruminal Cultures of anaerobic fungi and methanogens grown together on lignocelluloses in consecutive batch culture[J].Bioresource Technology,2009,100(20):4821-4828.
[11] Nakashimada Y,Marwoto B,Kashiwamura T.Enhanced 2,3-butanediol Production by addition of acetic acid in Paenibacillus Polymyxa[J].Journal of Bioscience and Bioengineering,2000,90(6):661-664.
[12] Wood T M,Wilson C A,McCrae S I,Joblin K N.A highly active extracellular cellulase from the aerobic rumen fungus Neocallimastix frontalis[J].FEMS Microbiology Letters 1986,34(1):37-40.
[13] Ushida K,Jouany J.Methane production associated with rumen-ciliated protozoa and its effect on protozoan activity[J].Letters in Applied Microbiology,1996,23(2):129-132 .
[14] Newbold C J,Lassalas B,Jouany J P.The importance of methanogens associated with ciliate protozoa in ruminal methane production in vitro[J].Letters in Applied Microbiology,1995,21:230-234.
[15] Schonhusen U,Zitnan R,Jentsch W,et al.Effects of protozoa on methane production in rumen and hindgut of calves aroud time of weaning[J].Archives of Animal Nutrition,2003,57(4):279-295.
[16] Dohme F,Machmuller A,Estermann B L,et al.The role of the rumen ciliate protozoa for methane suppression caused by coconut oil[J].Letters in Applied Microbiology,1999,29:187-192.
[17] Krumholz L R,F(xiàn)orsberg C W,Veira D M.Association of methanogenic bacteria with rumen protozoa[J].Canadian journal of microbiology,1983,29:676-680.
[18] Machmuller A,Soliva C R,Kreuzer M.Effect of coconut oil and defaunation treatment on methanogenesis in sheep[J].Reproduction Nutrition Development,2003,43(1):41-55.
[19] Ungerfeld E M,Rust S R,Boone D R,et al.Effects of several inhibitors on pure cultures of ruminal methanogens[J].Journal of applied microbiology,2004,97(3):520-526.
[20] 張春梅,施傳信,易賢武,等.添加亞麻酸及植物油對(duì)體外瘤胃發(fā)酵和甲烷生成的影響[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,29(2):193-198.
[21] MeGinn S M,Beauchemin K A,Coates T,et al.Methane emissions from beef cattle:Effects of monensin,sunfiower oil,enzymes,yeast and fumaric acid[J].Journal of Animal Science,2004,82(11):3346-3356.
[22] Mao H L,Wan J K,Zhou Y Y,et al.Effect of addition of tea saponins and soybean oil on methaneproduction,fermentation and microbial population in the rumen of growing lambs[J].Livestock science,2010,129:56-62.
[23] Hu W L,Guo Y Q,Liu J X,et al.Tea saponins affect in vitro fermentation and methanogenesis in faunated and defaunated rumen fluid[J].J Zhejiang Univ Sci,2005,6(8):787-792.
[24] Lopez S,McIntosh F M,Wallace R J,et al.Effect of adding acetogenic bacteria on methane production by mixed rumen microorganisms[J].Animal Feed Science and Technology,1999,78(1):1-9.
[25] Joblin K N.Ruminal acetogens and their potential to lower ruminant methane emissions[J].Crop and Pasture Science,1999,50(8):1307-1314.
[26] Nelson N,Valdes C,Hillman K,et al.Effect of methaneoxidising bacterium isolated from the gut of piglets on methane production in Rusitec[J].Reproduction Nutrition Development,2000,40:212.
[27] Kajikawa H,Valdes C,Hillman K,et al.Methane oxidation and its coupled electron‐sink reactions in ruminal fluid[J].Letters in applied microbiology,2003,36(6):354-357.
[28] Van Nevel C,Demeyer D.17Feed additives and other interventions for decreasing methane emissions[J].Biotechnology in animal feeds and animal feeding,2008:329.
[29] Guan H,Wittenberg K M,Ominski K H,et al.Efficacy of ionophores in cattle diets for mitigation of enteric methane[J].Journal of Animal Science,2006,84(7):1896-1906.
[30] Asanuma N,Iwamoto M,Hino T.Effect of the addition of fumarate on methane Production by ruminal microorganisms in vitro[J].J Dai Sci,1999,82(4):780-787.
[31] Bayaru E,Kamada T,Andoh S,et al.Effect of fumaric acid on methane production,rumen fermentation and digestibility of cattle fed roughage alone[J].The Japanese journal of zootechnical science,2001,72(2):139-146.
[32] Li X Z,Long R J,Yan C G et al.Rumen microbial responses in fermentation characteristics and production of CLA and methane to linoleic acid in associated with malateor fumarate[J].AnimalFeed Science and Technology,2010 155:132-139.
[33] Carro M D,Ranilla M J.Influence of different concentrations of disodium fumarate on methane production and fermentation of concentrate feeds by rumen micro-organisms in vitro[J].British Journal of Nutrition,2003,90(3):617-623.
[34] Mao S Y,Zhang G,Zhu W Y.Effect of disodium fumarate on ruminal metabolism and rumen bacterial communiries in goat as revealed by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of 16Sribosomal DNA[J].Animal Feed Science and Technology,2008,140:293-306.
[35] Wallace R J,Wood T A,Rowe A,et al.Encapsulated fumaric acid as a means of decreasing ruminal methane emission[J].International Congress Series,2006,1293:148-151.
[36] Machmueller A,Dohme F,Soliva C R,et al.Diet composition affects the level of ruminal methane suppression by medium-chain fatty acids[J].Aust J Agric Res,2001,52(7):713-722.
[37] Kamra D N,Agarwal N,Chaudhary L C.Inhibition of ruminal methanogenesis by tropical plants containing secondary compounds[J].Int Cong Ser,2006,1293:156-163.
[38] Puchala R,Min B R,Goetsch A L,et al.The effect of a condensed tannin-containing forage on methane emission by goats[J].Journal of Animal Science,2005,83(1):182-186.