異なる発酵期間で微生物接種剤で処理した再水化トウモロコシおよびソルガム穀物サイレージのマイクロバイオーム

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Jan 05, 2024

異なる発酵期間で微生物接種剤で処理した再水化トウモロコシおよびソルガム穀物サイレージのマイクロバイオーム

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16864 (2022) この記事を引用 1331 アクセス数 5 引用数 6 Altmetric Metrics の詳細 共進化した複雑な関係と相互影響により

Scientific Reports volume 12、記事番号: 16864 (2022) この記事を引用

1331 アクセス

5 引用

6 オルトメトリック

メトリクスの詳細

マイクロバイオームの変化とサイレージ発酵品質の間には、共進化した複雑な関係と相互影響があるため、ラクトバチルス・プランタルムとプロピオニバクテリウム・アシディプロピオニシ(Inoc1)またはラクトバチルス・ブフネリ(Inoc2)接種菌の多様性と細菌および真菌群集の継承に対する影響を調査しました。発酵の 0、3、7、21、90、および 360 日後の Illumina Miseq シーケンスを使用して、再水和したトウモロコシ (CG) およびソルガム (SG) 穀粒とそれらのサイレージを分析しました。 細菌および真菌の継承に対する接種材料の影響は穀物によって異なりました。 乳酸菌とワイセラ種は、再水化トウモロコシとソルガム穀物サイレージの発酵に関与する主な細菌でした。 アスペルギルス属再水和CG発酵ではカビが優勢であったが、再水和SGサイレージでは酵母Wickerhamomyces anomalusが主要な真菌であった。 Inoc1 は、ラクトバチルス属の急激な増殖を促進する点で、CTRL や Inoc2 よりも効率的でした。 両方の穀物サイレージの長期保存中に細菌群集の安定性を維持します。 しかし、再水和したトウモロコシおよびソルガム穀物サイレージの細菌および真菌群集は、360 日間の保管後も安定していませんでした。

トウモロコシとソルガムの穀物は、主にデンプン含有量からエネルギーを供給するために、反芻動物に提供される濃縮物に使用されてきました1。 穀物の胚乳には最も多くのデンプンが含まれており、デンプンの構造と組成、および穀物タンパク質との物理的相互作用によって消化率が変化する可能性があるため、穀物の経済的および栄養的価値が決まります2。 消化率に対する胚乳の影響は、穀物処理によって操作できます3。 再水和穀物サイレージは、穀物の栄養価を向上させる有望な技術です4。穀物の中で、このプロセス後に最も消化率が向上するのはソルガムであり、次にトウモロコシ粒やその他の穀物が続きます5。

サイロ貯蔵プロセス中の穀物デンプンの消化率の増加は、タンパク質分解によるデンプン顆粒を取り囲む疎水性デンプンタンパク質マトリックスの部分分解によるものと考えられ6、その結果、プロラミンの可溶化が促進され、ルーメン細菌による潜在的な攻撃に対するデンプン顆粒の表面積が増加します7。

研究によると、微生物の増殖は温度に強く影響されるため、特に高温多湿の地域では、気候条件がサイレージの生産と利用のすべての段階に影響を与えることが示されています8。 これらの気候要因は、飼料作物の成長と病気の発生率に影響を与えるだけでなく、サイレージの発酵と好気的安定性にも影響を与えます9。

Lactobacillus plantarum は、サイレージ接種材料として最も一般的に使用されることが報告されています10。 この種は乳酸を生成し、これにより pH が急速に低下し、発酵が促進されます 11。 しかし、大量のサイレージが失われており、好気性劣化により生産コストが悪影響を受ける可能性があります。 したがって、酢酸塩を生成するプロピオン酸細菌およびヘテロ発酵細菌は、空気にさらされた後のサイレージの劣化を軽減するために研究されてきました4,12。

細菌接種は、原料中に存在する着生細菌 13 および異なるサイレージ材料中の株 14 に応じて、発酵特性とサイレージの栄養価に異なる影響を与える可能性があります。 Si et al.13 によると、サイレージとその微生物叢は複雑な共進化関係を持っており、マイクロバイオームの変化とサイレージ発酵パラメーターの間には相互影響が存在します (Lactobacillus plantarum と乳酸含量の間の正の相関など)。 一般に、サイジングの前後で微生物の組成は大幅に変化します15。 サイジング中にこれらの変化を監視することは、サイジングプロセスを完全に理解し、改善するのに役立ちます16。

 3.0 × 1010 CFU g−1, Propionibacterium acidipropionici > 3.0 × 1010 CFU g−1, and sucrose (Lalsil Milho, Lallemand Animal Nutrition); Inoc2—Lactobacillus buchneri CNCM-I 4323 1.0 × 1011 CFU g−1 and sucrose (Lalsil AS, Lallemand Animal Nutrition) at an application rate of 105 CFU g−1./p>

 80%) of Proteobacteria was observed in both grains at the beginning of the fermentation (day 0), except in CG-CTRL and CG-Inoc1, which had 51% of Proteobacteria and 61% of Actinobacteria, respectively. In all CG silages, Firmicutes phylum dominated (> 84%) the fermentation from 3 to 90 days after ensiling. There was a tendency in the bacterial community to return to its initial diversity at 360 days of fermentation, with the replacement of Firmicutes by Proteobacteria and Actinobacteria./p> 80%) of Lactobacillus from 3 to 90 days of fermentation./p> 85%) of Lactobacillus, as observed in CG-Inoc1 during the initial stages of fermentation, occurred only in SG-Inoc1 silages from 90 days onwards. SG-Inoc2 had similar bacterial succession as SG-CTRL from 90 days onwards, with the presence of different genera in the bacterial community. As observed in CG at 360 days, there were changes in the bacterial taxonomic composition, mainly the replacement of Lactobacillus by Weissella in SG-CTRL silages and Weissella and Kosakonia in SG-Inoc2. However, the changes in SG were mainly at the family level, whereas in the CG silages, substitutions were also observed at the phylum level. The SG-Inoc1 sample presented the greatest stability of the bacterial composition at 360 days, with 93% represented by Lactobacillus./p> 80%) was extended up to 360 days. Dothideomycetes accounted for 56–92% of the initial population in SG samples. Tremellomycetes were also present in significant amounts prior to fermentation in the SG-Inoc1 silage. The initial populations were replaced by Saccharomycetes, with dominance extending up to 90 days in all silages. At 360 days, influential amounts of Eurotiomycetes replaced the Saccharomycetes microorganisms in the SG-CTRL and SG-Inoc1 silages./p> 4.2–4.5)47, which was observed in our study, mainly in SG silages. The absence of this genus in all samples was unexpected, particularly in the recently inoculated samples (day 0)./p>