作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2021/10/31 18:10:03
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专家受邀研讨饲料发酵的主角青贮微生物

 

 专题封面         《生物技术通报》供图

目前关于青贮微生物多样性研究有了很大的飞跃,但是多聚焦在乳酸菌群上,对其它微生物菌群结构、功能尤其是菌群之间的相互作用研究较少。

为了梳理和总结青贮微生物研究最新现状,近日,《生物技术通报》邀请国内相关专业研究人员,就青贮微生物主题撰写了 11 篇论文,形成了一期论文专题。内容包括青贮微生物多样性、代谢组分以及青贮微生物功能基因鉴定与功能解析等方面,详细介绍了青贮微生物技术领域的最新研究成果,为推动我国青贮微生物在产业和科研方面的快速发展提供重要参考信息。

专刊主编、中国农业大学教授杨富裕介绍,青贮发酵主要原理是在厌氧条件下,饲草表面自然附生的微生物(主要为乳酸菌)利用新鲜饲草中可溶性碳水化合物发酵产生乳酸等有机酸,形成酸性环境,进而抑制腐败微生物生长。深入探究青贮发酵过程中微生物菌群结构和演替规律,对阐明青贮发酵机理以及调控青贮发酵品质奠定重要理论基础。

据介绍,芬兰科学家 Artturi Virtanen 首次发现在厌氧条件下,降低 pH 值可抑制饲草表面有害微生物生长,进而达到使新鲜饲草长期保存的目的。该研究成果在 1945 年获得诺贝尔化学奖,并开启了饲草青贮微生物研究的大门。

为了进一步探究青贮微生物菌群结构,后期研究者根据微生物生长营养需求和环境条件,利用经典微生物培养技术,阐明了青贮饲料乳酸菌对优良青贮发酵的关键作用,以及梭菌和真菌是青贮发霉变质的主要贡献者。然而,青贮环境中微生物具有多样性高的特点,而大部分微生物使用传统的方法仍然是“不可培养的”,并且能被培养的小部分微生物不能够代表微生态的多样性。

20世纪80 年代,随着分子生物学技术的快速发展,非培养技术手段如变形梯度凝胶电泳(DGGE)、限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)和实时荧光定量 PCR(qPCR)明显提升了人们对青贮发酵过程中细菌和真菌等微生物多样性的认识,并且引导产生许多有趣的假设以及发现新的微生物物种。

进入 2000 年后,高通量基因测序技术平台(Ilumina、Roche 454、Ion Torrent、PacBio) 让宏基因组测序成为可能,它不仅可以提供青贮生态系统中物种水平的特定信息,还可以评估微生物群落与代谢途径之间的相互关系。近年来,这种新方法已经彻底改变青贮饲料中微生物群落的研究。

如今,运用分子技术评价微生物菌群,会检测到没有活性的微生物 DNA,进而影响到对青贮发酵品质起关键作用微生物的判断。此外,联合使用微生物组和代谢组学技术,对探究青贮饲料微生物群落和代谢途径的动态变化规律也做出重要贡献。因此,未来如何进一步提高测序技术的精度广度以及如何能通过代谢组学进一步从细胞代谢水平全面揭示青贮发酵产物中代谢物组分的种类和数量,确定其生物标志物和特异性代谢谱,将为青贮饲料的科学评定和深度利用提供更为全面的理论参考依据。

相关论文信息:http://biotech.aiijournal.com/CN/1002-5464/home.shtml

 
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