甘蓝尾菜与干水稻秸秆混贮的发酵品质、菌群演替及关键菌群研究

作者：张静娴; 杜桂林; 史吉平; 马治国; 袁辰阳; 刘相岑; 张保国

来源：西北农林科技大学学报(自然科学版), 2022, 50(02): 90-102.

DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2022.02.011

• 混贮发酵
• 甘蓝尾菜
• 水稻秸秆
• 微生物群落演替
• 共现性网络
• 关键物种

【目的】研究甘蓝尾菜与干水稻(Oryza sativa L.)秸秆混贮发酵过程中理化指标、微生物群落变化，并分析二者之间的相关性，旨在为甘蓝尾菜和干水稻秸秆饲料化利用提供参考。【方法】将甘蓝(Brassica oleracea L.)尾菜与干水稻秸秆在30℃条件下混合贮存30 d,分别在发酵的第0,3,7,15,30天取样，分析样品的发酵品质、营养成分，利用Illumina Miseq高通量测序研究发酵过程中微生物菌群结构，使用Mothur 1.30.2分析细菌和真菌的Alpha多样性指数(Coverage指数、Shannon指数、Chao1指数),结合BugBase和FUNGuild数据库分析细菌和真菌群落的表型功能，再利用共现性网络、冗余分析(RDA)分别研究菌群互作以及理化指标与优势物种相关性。【结果】与发酵前相比，甘蓝尾菜与干水稻秸秆混贮发酵结束后pH、干物质(DM)含量、水溶性碳水化合物(WSC)含量显著下降(P0.05),中性洗涤纤维素(NDF)含量显著上升(P0.05)。发酵过程中，优势细菌(相对丰度(RA)>5%)由初始的非理想菌群转变为乳酸菌和肠杆菌类，真菌群落中致病型菌群相对丰度显著下降(P<0.05)。9种细菌表型和12种真菌表型被注释，其中需氧型(aerobic)、形成生物膜(forms biofilms)、革兰氏阴性(gram negative)、潜在致病型(potentially pathogenic)细菌和动物致病型(animal pathogenic)真菌相对丰度均显著下降(P<0.05),在30 d时相对丰度分别为8.0%,31.5%,31.8%,31.3%,15.46%。基于物种属水平相对丰度构建的微生物共现性网络由38个点(代表细菌属或真菌属)和91条无向的边(代表相连细菌属或真菌属之间的相关性)组成。与发酵前相比，乳酸菌(片球菌属Pediococcus、肠球菌属Enterococcus、乳杆菌属Lactobacillus、未分类的乳杆菌科unclassified＿f＿Lactobacillacea)和腐生型真菌(节担菌属Wallemia和unclassified＿f＿Dipodascaceae)作为关键物种抑制了病原菌富集；片球菌属Pediococcus、unclassified＿f＿Dipodascaceae是甘蓝尾菜和干水稻秸秆混贮发酵过程中改善青贮品质的关键物种。RDA结果显示，pH、WSC、CF是影响微生物优势物种演替的关键理化因子，其中pH、WSC与优势物种镰孢菌属、曲霉属、泛菌属、肠杆菌属呈正相关关系，与片球菌属、未分类的肠杆菌科呈负相关关系；CF与优势物种肠球菌属、节担菌属呈负相关关系。【结论】甘蓝尾菜与干水稻秸秆混贮发酵过程中，干物质含量被有效保存，真菌优势物种显著富集，有效抑制了病原菌菌群的积累，可知混贮发酵是资源化处理甘蓝尾菜与干水稻秸秆的有效方式。

• 单位
  生命学院; 中国科学院大学; 上海科技大学; 中国科学院上海高等研究院