全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５２９８ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
徐俊，侯玉洁，赵国琦，罗林广．羊草茎在奶牛瘤胃中降解特性及其对食糜纤维分解菌数量的影响．草业学报，２０１６，２５（４）：１６６１７１．
ＸＵＪｕｎ，ＨＯＵＹｕＪｉｅ，ＺＨＡＯＧｕｏＱｉ，ＬＵＯＬｉｎＧｕａｎｇ．Ｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｉｎｓｉｔｕｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆ犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｄａｉｒｙｃｏｗｒｕｍｅｎａｎｄｃｈａｎ
ｇｅｓｉｎｃｅｌｕｌｏｌｙｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｎｄｉｇｅｓｔａ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１６，２５（４）：１６６１７１．
羊草茎在奶牛瘤胃中降解特性及其对
食糜纤维分解菌数量的影响
徐俊１，２，侯玉洁１，２，赵国琦２，罗林广１
（１．江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，江西 南昌３３０２００；２．扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州２２５００９）
摘要：本试验旨在研究羊草茎降解特性和紧密吸附于茎的３种主要纤维分解菌的动态变化。选用羊草茎为试验材
料，将其纵切６份后装入尼龙袋投入瘤胃中，分别在６，１２，２４，４８和７２ｈ取出，利用扫描电子显微镜观察超微结构
变化；取粉碎后羊草茎进行尼龙袋试验，分别在０．５，２，６、１２，２４，４８和７２ｈ取出，测定不同时间点中性洗涤纤维
（ｎｅｕｔｒａｌｄｅｔｅｒｇｅｎｔｆｉｂｅｒ，ＮＤＦ）降解率和吸附在茎中３种主要纤维分解菌的数量变化。结果表明，薄壁组织和韧皮
部可被瘤胃微生物降解，维管束会伴随薄壁组织的降解而发生脱落。羊草茎和食糜不同时间点纤维分解菌数量均
为产琥珀酸丝状杆菌＞白色瘤胃球菌＞黄色瘤胃球菌，茎中产琥珀酸丝状杆菌和黄色瘤胃球菌数量在２４ｈ达峰
值，分别为１０９ 和１０５ｃｏｐｙ／ｇ羊草茎，白色瘤胃球菌在１２ｈ达峰值，为１０８ｃｏｐｙ／ｇ羊草茎。瘤胃食糜中３种纤维分
解菌的数量在２４ｈ内基本处在一个恒定的水平，而羊草茎ＮＤＦ降解率在７２ｈ内逐渐提高，羊草ＮＤＦ降解率与瘤
胃食糜中３种纤维分解菌数量不同步，这可能与纤维分解菌分泌的酶活力存在滞后有关。
关键词：羊草茎；纤维分解菌；降解；瘤胃
犓犻狀犲狋犻犮狊狅犳犻狀狊犻狋狌犱犲犵狉犪犱犪狋犻狅狀狅犳犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊狊狋犲犿狊犻狀狋犺犲犱犪犻狉狔犮狅狑狉狌犿犲狀犪狀犱
犮犺犪狀犵犲狊犻狀犮犲犾狌犾狅犾狔狋犻犮犫犪犮狋犲狉犻犪犻狀犱犻犵犲狊狋犪
ＸＵＪｕｎ１，２，ＨＯＵＹｕＪｉｅ１，２，ＺＨＡＯＧｕｏＱｉ２，ＬＵＯＬｉｎＧｕａｎｇ１
１．犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犙狌犪犾犻狋狔犛犪犳犲狋狔犪狀犱犛狋犪狀犱犪狉犱狊狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犘狉狅犱狌犮狋狊，犑犻犪狀犵狓犻犃犮犪犱犲犿狔狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊，犖犪狀犮犺犪狀犵
３３０２００，犆犺犻狀犪；２．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犢犪狀犵狕犺狅狌犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犢犪狀犵狕犺狅狌２２５００９，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｄａｉｒｙ
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ｗｅｒｅｃｕｔａｎｄｐａｃｋｅｄｉｎｔｏｓｉｘｎｙｌｏｎｂａｇｓ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｉｎｃｕｂａｔｅｄｆｏｒ６，１２，２４，４８，ａｎｄ７２ｈｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎｏｆａ
ｄａｉｒｙｃｏｗ．Ｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ犔．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍｓｄｕｒｉｎｇｄｉｇｅｓｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙ
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ｄｉｇｅｓｔａｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｏｎｌｉｇｎｉｆｉｅｄｐａｒｅｎｃｈｙｍａｌｔｉｓｓｕｅａｎｄｐｈｌｏｅｍ
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犿犻狀狅犮狅犮犮狌狊犪犾犫狌狊＞犚狌犿犻狀狅犮狅犮犮狌狊犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊．Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｔｈｅｓｅｂａｃｔｅｒｉａｐｅａｋｅｄａｔ２４ｈ（１０９／ｇｄｒｙｍａｔｔｅｒ
１６６－１７１
２０１６年４月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第２５卷 第４期
Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４
收稿日期：２０１５０６１０；改回日期：２０１５０８２４
基金项目：十二五国家科技支撑计划（２０１１ＢＡＤ１７Ｂ０３）和国家自然科学基金（３１５６０６４７）资助。
作者简介：徐俊（１９８６），男，江西南昌人，助理研究员。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｊｕｎ０１２５＠１６３．ｃｏｍ
通信作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｇｑｚｈａｏ＠ｙｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｆｏｒ犉．狊狌犮犮犻狀狅犵犲狀犲狊ａｎｄ１０５／ｇｆｏｒ犚．犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊）ｏｒ１２ｈ（１０８／ｇＤＭｆｏｒ犚．犪犾犫狌狊）ｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｕｍｅｎ．
Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｃｅｌｕｌｏｌｙｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｎｄｉｇｅｓｔａｒｅｍａｉｎｅｄｃｏｎｓｔａｎｔａｆｔｅｒ２４ｈ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆＮＤＦ
ｆｒｏｍｔｈｅ犔．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍｓｓｈｏｗｅｄａｌｉｎｅａｒｉｎｃｒｅａｓｅｕｐｔｏ７２ｈｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｓｓｕｇｇｅｓｔｔｈａｔｔｈｅｄｉｓ
ａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆＮＤＦｆｒｏｍｔｈｅ犔．犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍｉｓｎｏｔｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｗｉｔｈｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｃｅｌｕｌｏｌｙｔ
ｉｃｂａｃｔｅｒｉａｉｎｄｉｇｅｓｔａ，ａｎｄｍａｙｉｎｓｔｅａｄｂｅｒｅｌａｔｅｄｔｏａｄｅｌａｙｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｆｉｂｒｏｌｙｔｉｃｅｎｚｙｍｅｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊ｓｔｅｍ；ｃｅｌｕｌｏｌｙｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ；ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｒｕｍｅｎ
反刍动物瘤胃栖息着大量微生物，包括细菌、真菌和原虫等，纤维素可被它们降解形成挥发性脂肪酸为机体
供能［１］。瘤胃中８８％～９１％的葡萄糖内切酶和木聚糖酶，７０％的淀粉酶和７５％的蛋白酶均由紧密吸附的细菌分
泌，因此细菌在细胞壁的降解过程中发挥着十分重要的作用［２］。深入研究紧密吸附在纤维中的细菌对于进一步
了解纤维的降解具有十分重要的意义。黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌是瘤胃中３种主要的
纤维分解菌［３４］，前人已通过纯培养的方法对其纤维吸附机理进行了大量研究。Ｍｏｓｏｎｉ等［５］研究发现，吸附在纤
维素上的黄色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌只需４５ｍｉｎ即可达到峰值。黄色瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌在
大麦秸杆（犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲）中的吸附位点各不相同，并且其他非纤维降解菌如栖瘤胃拟杆菌的吸附不影响纤
维分解菌的吸附［６］。然而，上述文献多是通过体外法研究纤维分解菌对纤维的降解，无法获悉紧密吸附在纤维内
部纤维分解菌的数量随时间的动态变化，并且有关禾本科牧草茎的组织超微结构变化和纤维动态降解率的研究
还很少报道。本研究旨在通过尼龙袋技术和扫描电子显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＳＥＭ）技术研究羊
草（犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊）茎在奶牛瘤胃中的动态降解及超微结构变化，同时运用实时荧光定量ＰＣＲ技术研究紧密
吸附在羊草茎和瘤胃食糜中产琥珀酸丝状杆菌、黄色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌３种主要纤维分解菌的动态变化，
为深入研究羊草茎在奶牛瘤胃中的降解规律提供一定的理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验动物和饲养管理
２０１３年６月，在扬州大学试验农牧场选取３头安装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛（６００±１５）ｋｇ，饲喂主要
由玉米青贮、秸秆和精料补充料组成的全混合日粮，栓系式饲养，日喂两次，自由饮水。
１．２ 电镜样品的制备与观察
收割扬州大学试验农牧场种植的长势和株高相近的抽穗初期羊草３根，剥离得到羊草茎秆部分，在第２节上
缘节下２ｃｍ处截取３ｃｍ长片段，纵切为６份，分别放入特制尼龙袋（４ｃｍ×７ｃｍ，孔径４８μｍ）中，１个尼龙袋只
放１段样品，分别在６，１２，２４，４８和７２ｈ取出，在水中轻柔冲洗１５ｍｉｎ左右，直到流出的水澄清为止，然后按扫
描电子显微镜观测要求制备样品。未放入瘤胃降解的羊草茎于３７℃水中浸泡１２ｈ作为对照样观察。扫描电镜
的制备参考徐俊等［７］的方法，主要步骤如下：先切除样品２端１ｍｍ左右片段，以消除边缘效应，然后截取２个１
ｍｍ的片段，放入２．５％的戊二醛溶液中固定２４ｈ，次日倒掉戊二醛溶液，用磷酸盐缓冲液冲洗３次，各级乙醇脱
水，在１∶１的醋酸异戊酯与乙醇混合液中处理３０ｍｉｎ，再用纯的醋酸异戊酯处理１ｈ，经临界点干燥，最后放样
品台喷金，用扫描电镜（ＸＬ３０，Ｐｈｉｌｉｐｓ）观察，照相。
１．３ 茎尼龙袋降解和瘤胃食糜样品的采集
取羊草茎在６５℃下烘干，粉碎过２ｍｍ筛，然后称取３．００ｇ样品（每个时间点２份）放入尼龙袋（８ｃｍ×１２
ｃｍ，孔径４８μｍ）中，于晨饲前投入瘤胃，分别在０．５，２，６，１２，２４，４８和７２ｈ取出，立即放冰水中终止发酵，用冷水
冲洗至澄清，然后用力将尼龙袋中的水挤干，－８０℃保存，测定ＮＤＦ降解率和３种主要纤维分解菌的数量。同时
采集奶牛饲喂后２，６，１２和２４ｈ的瘤胃食糜样品，－８０℃保存测定纤维分解菌数量。
１．４ 纤维分解菌实时荧光定量ＰＣＲ
取羊草茎和瘤胃食糜样品，分别按照ＯＭＥＧＡ植物ＤＮＡ和粪便ＤＮＡ提取试剂盒操作说明提取总ＤＮＡ，
通过琼脂糖凝胶电泳和分光光度计分析ＤＮＡ质量及其浓度，本试验测定的纤维分解菌包括黄色瘤胃球菌、白色
７６１第２５卷第４期 草业学报２０１６年
瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌，３种纤维分解菌的引物设计如表１所示。ＰＣＲ产物通过ＰＭＤ１８Ｔ载体连接，然
后转入大肠杆菌细胞，根据Ｏｍｅｇａ质粒提取试剂盒提取质粒ＤＮＡ，送北京信诺金达公司测序分析，序列结果在
ＮＣＢＩ上进行比对分析，并利用分光光度计测定质粒中ＤＮＡ浓度，计算质粒拷贝数。对质粒ＤＮＡ溶液进行１０
倍系列稀释，利用 ＴａＫａＲａＳＹＢＲＧｒｅｅｎⅡ进行实时荧光定量ＰＣＲ反应，采用２０μＬ反应体系，反应条件为：
９５℃预变性２ｍｉｎ，９５℃３０ｓ，６０℃退火３０ｓ，７２℃延伸３０ｓ，共４０个循环。根据拷贝数和对应的犆狋值建立标准曲
线，对羊草和瘤胃食糜样品中的ＤＮＡ拷贝数进行定量，然后对每克样品中微生物基因拷贝数取对数值［ｌｏｇ
ｃｏｐｙ／ｇＤＭｓｔｅｍ（ｄｉｇｅｓｔａ）］，计算参照杨金丽等［８］的方法。
表１ 细菌名称和引物序列
犜犪犫犾犲１ 犅犪犮狋犲狉犻犪狀犪犿犲犪狀犱狆狉犻犿犲狉狊犲狇狌犲狀犮犲狊
细菌名称Ｂａｃｔｅｒｉａｎａｍｅ 引物Ｐｒｉｍｅｒ 引物序列Ｐｒｉｍｅｒｓｅｑｕｅｎｃｅ（５′－３′） 产物长度Ｌｅｎｇｔｈ（ｂｐ）
产琥珀酸丝状杆菌犉犻犫狉狅犫犪犮狋犲狉狊狌犮犮犻狀狅犵犲狀犲狊 Ｆ ａｔｇｔｔｇａａｔｇｔａｃｃｔｃｇａｇａｇ １９７
Ｒ ｇｃｃｔｇｃｃｃｃｔｇａａｃｔａｔｃ
黄色瘤胃球菌犚狌犿犻狀狅犮狅犮犮狌狊犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊 Ｆ ａｔａｃａｔｇｇｇｃｔｃａａｃｃｃａｔｇｇｇｃｔｇｃａｔ ２１５
Ｒ ａｔｔａｃｔａｇｇｔｇｔｇｇｇｇｇｇａｃｔｇ
白色瘤胃球菌犚狌犿犻狀狅犫犪犮狋犲狉犪犾犫狌狊 Ｆ ｇｔｔｔｔａｇｇａｔｔｇｔａａａｃｃｔｃｔｇｔｃｔｔ ２７０
Ｒ ｃｃｔａａｔａｔｃｔａｃｇｃａｔｔｔｃａｃｃｇｃ
１．５ 数据分析
试验结果用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００７整理，采用ＳＰＳＳ１７．０中的ＯｎｅＷａｙＡｎｏｖａ进行方差分析，并用Ｄｕｎｃａｎ
法做多重比较，结果以“平均数±标准差”表示，以犘＜０．０５作为差异显著性标准。
２ 结果与分析
２．１ 扫描电镜下羊草茎超微结构变化
图１显示了扫描电镜下羊草茎在奶牛瘤胃内降解０～７２．０ｈ的超微结构变化图。６ｈ时，羊草茎表面吸附有
大量微生物；１２ｈ时，韧皮部组织出现明显的降解（图１Ｃ箭头所示）；到２４ｈ时，薄壁组织大部分已被降解；７２ｈ
后维管束组织一直未被降解，伴随薄壁组织的降解而发生脱落，羊草茎表皮和厚壁组织基本不降解，７２ｈ后仍保
持完整。
２．２ 羊草茎中纤维分解菌的数量变化
羊草茎紧密吸附的３种主要纤维分解菌在０．５～７２．０ｈ的数量变化如图２所示。由图可知，在不同时间点，
３种纤维分解菌数量都是产琥珀酸丝状杆菌＞白色瘤胃球菌＞黄色瘤胃球菌，降解０．５ｈ后，上述３种纤维分解
菌的数量分别达到１０７，１０３ 和１０６ｃｏｐｙ／ｇ羊草茎。细菌在羊草茎降解的前２ｈ吸附速度最快，产琥珀酸丝状杆
菌和黄色瘤胃球菌的数量均在２４ｈ达到峰值，分别为１０９ 和１０５ｃｏｐｙ／ｇ羊草茎，白色瘤胃球菌数量是在１２ｈ达
到峰值，为１０８ｃｏｐｙ／ｇ羊草茎。７２ｈ后吸附的纤维分解菌数量相比于各自细菌的峰值都有所下降，且黄色瘤胃
球菌和白色瘤胃球菌的数量都是显著降低（犘＜０．０５）。
２．３ 羊草茎ＮＤＦ动态降解率
羊草茎７２ｈ内ＮＤＦ动态降解率如图３所示。ＮＤＦ在前６ｈ降解速率十分缓慢，这与茎在瘤胃中扫描电镜
图片得到的降解结果一致，组织结构前６ｈ变化不明显，主要是发生细菌的附着。在１２～４８ｈ期间，羊草茎薄壁
组织开始大量降解，４８ｈ后降解率达到３５．８９％，随着时间的推移仍在平缓上升，７２ｈ后达到３８．７８％。与此同
时，由扫描电镜可知，７２ｈ后维管束组织将会发生脱落，羊草茎ＮＤＦ降解率仍会提高。
２．４ 瘤胃中纤维分解菌的数量变化
瘤胃食糜中３种纤维分解菌２４ｈ内的数量变化如图４所示，与羊草茎中纤维分解菌的数量类似，食糜中３
８６１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１６） Ｖｏｌ．２５，Ｎｏ．４
种纤维分解菌的数量也是产琥珀酸丝状杆菌＞白色瘤胃球菌＞黄色瘤胃球菌，上述３种细菌的数量均值为１０９，
１０６ 和１０４ｃｏｐｙ／ｇ食糜。黄色瘤胃球菌和白色瘤胃球菌的数量在２４ｈ内各时间点均无显著差异（犘＞０．０５），产
琥珀酸丝状杆菌是６ｈ时的数量显著高于其他３个时间点（犘＜０．０５），总体而言，瘤胃中不同时间点３种纤维分
解菌的数量十分稳定。
图１ 羊草茎在瘤胃中降解后的扫描电镜图片
犉犻犵．１ 犜犺犲狊狋狉狌犮狋狌狉犲犱狔狀犪犿犻犮犮犺犪狀犵犲狊狅犳犔．犮犺犻狀犲狀狊犻狊狊狋犲犿狊狅犫狊犲狉狏犲犱狌狀犱犲狉狊犮犪狀狀犻狀犵犲犾犲犮狋狉狅狀犿犻犮狉狅狊犮狅狆犲
Ｅｐｉ：对照样品中（０ｈ）表皮Ｅｐｉｄｅｒｍｉｓ；Ｓ：厚壁组织Ｓｃｌｅｒｅｎｃｈｙｍａ；Ｖ：维管束Ｖａｓｃｕｌａｒ；Ｂ：维管束鞘Ｂｕｎｄｌｅｓｈｅａｔｈ；Ｐ：韧皮部ｐｈｌｏｅｍ；Ｐａｒ：薄壁组
织Ｐａｒｅｎｃｈｙｍａ．
图２ 羊草茎中紧密吸附的产琥珀酸丝状杆菌、黄色瘤胃
球菌和白色瘤胃球菌随时间的数量变化
犉犻犵．２ 犜犻犿犲犮狅狌狉狊犲狅犳犳犻犫犲狉犪狊狊狅犮犻犪狋犲犱犮犲犾狀狌犿犫犲狉狅犳犉．狊狌犮犮犻狀狅犵犲狀犲狊，
犚．犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊，犚．犪犾犫狌狊犳狉狅犿０．５狋狅７２犺犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀
图３ 羊草茎中性洗涤纤维瘤胃
７２犺降解率
犉犻犵．３ 犖犇犉犱犻犵犲狊狋犻犫犻犾犻狋狔狅犳犔．犮犺犻狀犲狀狊犻狊狊狋犲犿
犱狌狉犻狀犵犻狀狊犻狋狌犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀犳狅狉７２犺
不同字母代表相同细菌不同时间点差异显著（犘＜０．０５），下同。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ犘＜０．０５，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
３ 讨论
羊草作为禾本科牧草，细胞壁组织结构和豆科牧草（如苜蓿）存在一定的差异，苜蓿表皮和厚角组织可以完全
９６１第２５卷第４期 草业学报２０１６年
被瘤胃微生物降解，但羊草组织结构中的表皮和厚
图４ 奶牛瘤胃中２４犺内产琥珀酸丝状杆菌、黄色
瘤胃球菌和白色瘤胃球菌的数量变化
犉犻犵．４ 犜犺犲犱犻狌狉狀犪犾犮犺犪狀犵犲狊狅犳犉．狊狌犮犮犻狀狅犵犲狀犲狊，犚．犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊
犪狀犱犚．犪犾犫狌狊犻狀狋犺犲狉狌犿犲狀狅犳犮狅狑狊
壁组织在７２ｈ后仍保持完好［７］。羊草组织结构与
同为禾本科的燕麦草类似，都是由表皮、厚壁组织、
薄壁组织和维管束等结构组成。但羊草细胞壁结构
相比于燕麦草更加致密，这也许是导致其降解速率
慢、ＮＤＦ降解率低的原因，燕麦草中的维管束在４８
ｈ后几乎全部伴随薄壁组织的降解而脱落［９］，但羊
草组织中维管束降解７２ｈ后仍未发生脱落，燕麦草
茎在４８和７２ｈ的 ＮＤＦ降解率分别为４０．２３％和
４３．１１％，均分别高于羊草的３５．８９％和３８．７８％。
羊草茎ＮＤＦ主要包括纤维素、半纤维素和难降解
的木质素，羊草细胞壁中非木质化的薄壁组织可被
瘤胃内纤维分解菌降解，但木质化程度高的厚壁组
织和表皮则无法降解［１０］，这是因为木质素可与细胞壁中的多糖形成动物体内的酶难以降解的复合体，限制动物
机体对植物细胞壁成分的消化吸收［１１］。
在瘤胃微生物中，细菌和真菌可以分泌多种活性很高的纤维降解酶，它们占降解纤维酶活力的８０％以上，但
由于真菌在总微生物中含量较低（约８％），对纤维降解的贡献不如细菌大，瘤胃中细菌在对纤维的降解过程中起
到了决定性作用，尤其是与饲料颗粒紧密吸附的细菌［１２］。研究发现，细菌可以快速附着于黑麦草，且在薄壁组织
和韧皮部中的细菌吸附量最多，尤其是黄色瘤胃球菌［１３］，本试验中羊草组织结构的降解与之类似，但各时间点均
以产琥珀酸丝状杆菌的附着量最多，而非黄色瘤胃球菌，这可能与试验材料和试验动物不同有关。Ｋｏｉｋｅ等［１４］
选择鸭茅（犇犪犮狋狔犾犻狊犵犾狅犿犲狉犪狋犪）茎为试验材料，通过竞争性ＰＣＲ研究了绵羊中３种主要纤维降解菌对鸭茅茎的
降解规律，结果表明，在培养５ｍｉｎ后，产琥珀酸丝状杆菌和其他两种球菌的数量可达到１０５ 和１０４ｃｏｐｙ／ｇＤＭ，
１０ｍｉｎ后各细菌数量增加了１０倍，且２４ｈ时产琥珀酸丝状杆菌和黄色瘤胃球菌数量达到峰值，分别为１０９ 和
１０７ｃｏｐｙ／ｇＤＭ，而白色瘤胃球菌需要４８ｈ才达到峰值（１０６ｃｏｐｙ／ｇＤＭ）。此外，产琥珀酸丝状杆菌是瘤胃食糜
和鸭茅茎降解中最重要的细菌，本试验结果与上述研究相吻合，但是白色瘤胃球菌在１２ｈ即达到峰值１０８ｃｏｐｙ／ｇ
ＤＭ，且羊草茎和瘤胃食糜中的白色瘤胃球菌数量显著高于黄色瘤胃球菌。
羊草茎ＮＤＦ降解率随着时间的延长逐渐上升，但与茎中紧密吸附的纤维分解菌数量并不同步，该结果与
Ｋｏｉｋｅ等［１４］报道的结果一致，紧密吸附于纤维的细菌在降解 ＮＤＦ之前还会利用其他底物，如可溶性碳水化合
物，与此同时，体外法研究表明，纤维素酶的分泌是由纤维素和木聚糖诱导产生的，这可能是造成ＮＤＦ降解率与
纤维分解菌不同步的主要原因。由瘤胃食糜中３种纤维分解菌的数量变化可知，产琥珀酸丝状杆菌在食糜和羊
草茎中均占据主导地位，该结果与Ｋｏｉｋｅ和Ｋｏｂａｙａｓｈｉ［３］报道的结果一致，绵羊瘤胃中产琥珀酸丝状杆菌数量均
高于其他两种球菌数量，而与绵羊采食的日粮无关［１５１６］，尽管有报道发现高精料日粮条件会降低瘤胃中产琥珀酸
丝状杆菌数量［１７］。然而，也有研究表明奶牛瘤胃中白色瘤胃球菌数量比产琥珀酸丝状杆菌更多，且研究还发现
不同动物种类也会影响纤维分解菌的群落结构［１８］。
４ 结论
通过对羊草茎组织结构和ＮＤＦ动态降解率以及紧密吸附的３种主要纤维分解菌的数量变化的研究表明，羊
草茎薄壁组织可被降解，但降解速率较慢，细菌可快速吸附于纤维组织，ＮＤＦ降解率随着时间的延长不断提高，
但与瘤胃食糜中的纤维分解菌数量不同步，这可能与纤维分解菌分泌的酶活力滞后有关。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
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狀狅犵犲狀犲狊，犚狌犿犻狀狅犮狅犮犮狌狊犪犾犫狌狊ａｎｄ犚狌犿犻狀狅犮狅犮犮狌狊犳犾犪狏犲犳犪犮犻犲狀狊．ＦＥＭＳＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，２００１，２０４（２）：３６１３６６．
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