반추위 발효 환경에 따른 섬유소 박테리아 기능 및 생태에 대한 연구
Studies on Fibrolytic Bacteria Function and Colonization Under Different Environments of Rumen Fermentation
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본 연구는 반추위 발효 환경에서 섬유소 분해 증진 및 억제 요인이 섬유소 박테리아의 군락과 섬유소 분해에 미치는 관계성을 관찰하고자 실시하였다. 섬유소 기질 분해 증진을 위해 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 사용하고, 섬유소 분해 억제를 위해 무처리 볏짚을 기질로 하여 배양물에 0.1% methylcellulose(MC)가 되도록 첨가하여 in vitro 반추위 발효를 실시하였다. 그리고 건물 소화율 및 기질 부착 섬유소 분해 박테리아의 변화를 in vitro 배양 0, 12 및 24시간 조사하였다. 무처리 볏짚을 기질로 in vitro 배양을 하였을 때 시간이 경과함에 따른 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 기질 부착군락 및 반추위액 부유군락 모두가 증가 경향을 보였으나, 배양시간 모두에서 기질 부착군락이 반추위액 부유군락에 비하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 섬유소 기질 분해 증진을 위한 반추위 환경 조성을 위하여 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 in vitro 반추위 발효를 실시하였을 때 기질 소화율은 NaOH 처리구가 무처리구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 그리고 섬유소 분해 박테리아의 기질부착 생태군락은 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus 모두 NaOH 처리구가 무처리 대조구에 비하여 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 섬유소 분해 억제를 위한 반추위 환경 조성을 위하여 무처리 볏짚을 기질로 하여 배양물에 0.1% MC가 되도록 첨가하여 in vitro 반추위 발효를 실시한 결과 기질 소화율은 MC 첨가구에서 무처리구에 비하여 유의적으로 억제되는 결과를 얻었다(p<0.05). 또한기질 부착 생태 군락은 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 모두 MC 첨가에 의하여 무처리 대조구에 비하여 유의적으로 매우 낮았다(p<0.05).따라서 본 연구를 통하여 반추위 미생물 생태에서 섬유소 기질 분해시 부착 박테리아의 군락이 부유 박테리아의 군락에 비하여 월등히 우세하였으며, 반추위 발효 환경 요인이 섬유소 박테리아의 섬유소 분해 기능 그리고 생태군락의 증진 및 억제에 동일한 상관적 영향을 주고 있음을 확인하였다.
Abstract
This study was conducted to observe the effect of fiber digestion enhancement and inhibition factors on fibrolytic bacterial colony growth and fiber digestion in the rumen fermentation environment. In order to promote the fiber digestion, 0.2% NaOH of rice straw was used as a substrate in rumen in vitro fermentation. A 0.1% methylcellulose (MC) was added rumen in vitro culture with untreated rice straw to inhibit fiber digestion. When in vitro culture was performed using untreated rice straw as a substrate, all substrate adherent colonies and rumen suspended colonies of Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens and Ruminococcus albus showed an increasing growth as incubation time progressed; however there were significantly more substrate-adherent colonies than rumen fluid floating colonies at all incubation times (p<0.05). Fiber substrate digestibility in in vitro rumen fermentation was significantly higher 0.2% NaOH treated rice straw than untreated substrate (p<0.05). In addition, substrate-adherent colonies of fibrolytic bacteria were significantly more in the NaOH-treated group than in the untreated group for F. succinogenes, R. flavefaciens, and R. albus (p<0.05). When untreated rice straw was added to an in vitro culture, with or without 0.1% MC, to create a rumen environment for inhibiting fiber digestion, substrate digestibility was significantly suppressed compared to that in the untreated group (p<0.05). Additionally, substrate-adherent colonies were significantly fewer in the addition of MC than in the untreated control group for F. succinogenes, R. flavefaciens and R. albus (p<0.05). The results indicate that surface-adherent colonies of bacteria decomposing fiber substrate are far more than rumen fluid floating colonies in the rumen fermentation environment, and the environmental factors of rumen fermentation give same associative effect on the fibrinolytic function of fiber bacteria and its ecological communities.
참고문헌 (27)
- Akin, D. E., "Rumen microbial attachment and degradation of plant cell walls", Fed. Proc, 42, pp.114~121 (1983)
- Cheng, K. J., "Digestive Physiology and Metabolism in Ruminants", pp.225~250 (1980), MTP press Ltd
- Chiang, S. H., "Effect of direct-fed microorganisms on broiler growth performance and litter ammonia level", Asian-Aust. J. Anim. Sci, 8, pp.159~162 (1995)
- Craig, W. M., "Quantitation of microorganisms associated with the particulate phase of ruminal ingesta", J. Nutr, 117, pp.56~64 (1987)
- Czerkawski, J. W., "The Rumen Microbial Ecosystem", pp.361~ (1988), Elsevier Science Publishing
- Duncan, D. B., "Multiple range and multiple F test", Biometrics, 11, pp.1~42 (1955)
- Forsberg, D. W., "Gastrointestinal Microbiology", pp.319~379 (1997), Chapman and Hall
- Gong, J., "Factors affecting adhesion of Fibrobacter succinogenes S85and adherence defective mutants to cellulose", Appl. Environ. Microbiol, 55, pp.3039~3044 (1989)
- 황일환, "Effects of Mixtures of Tween80 and Cellulolytic Enzymes on Nutrient Digestion and Cellulolytic Bacterial Adhesion", Animal Bioscience, 21(11), pp.1604~1609 (2008), 아세아·태평양축산학회
- Jo, I. K., "The effect of addition of apple pomace on quality and in situ degradability ofrice straw silage", Korean Grassl. Sci, 20, pp.295~302 (2000)
- Khejornsart, P., "Effect of chemical treatment of rice straw on rumen fermentation characteristic, anaerobic fungal diversity in vitro", J. Anim. Vet. Adv, 9, pp.3070~3076 (2010)
- Kudo, H., "Electron microscopic study of the methylcellulosemediated detachment of cellulolytic rumen bacteria from cellulose fibers", Can. J. Microbiol, 35, pp.1166~1174 (1987)
- Lee, S. C., "Effects of chemical treatments and ensiling on the chemical composition and degradation rate in the rumen", Korean Grassl. Sci, 20, pp.177~184 (2000)
- McAllister, T. A., "Microbial attachment and feed digestion in the rumen", J. Anim. Sci, 72, pp.3004~3018 (1994)
- McDougall, E. I., "Studies on ruminant saliva. 1. The composition and output of sheep's saliva", Biochem. J, 43, pp.99~109 (1948)
- Minato, H., "Attachment of microorganisms to solid substrates in the rumen", Proc. MIE bioforum on Genetics, Biochemistry and Ecology of Lignocellulose Degradation, pp.139~145 (1993), Institut. Pasteur
- Miron, J., "Invited Review : Adhesion mechanisms of rumen cellulolytic bacteria", J. Dairy Sci, 84, pp.1294~1309 (2001)
- Pan, J., "Effect of mastication on degradation of orchardgrass hay stem by rumen microbes : fibrolytic enzyme activities and microbial attachment", Anim. Feed Sci. Technol, 106, pp.69~79 (2003)
- Purdy, K. J., "Rapid extraction of DNA and RNA from sediments by novel hydroxyapatite spin-column method", Appl. Environ. Microbial, 62, pp.3905~3970 (1996)
- Roger, V., "Effects of physicochemical factors on the adhesion to cellulose avicel of the ruminal bacteria Ruminococcus flavefaciens and Fibrobacter succinogenes subsp. succinogenes", Appl. Environ. Microbiol, 56, pp.3081~3087 (1990)
- Ha Guyn Sung, "Influence of Transgenic Corn on the In vitro Rumen Microbial Fermentation", Animal Bioscience, 19(12), pp.1761~1768 (2006), 아세아·태평양축산학회
- Ha Guyn Sung, "Low Ruminal pH Reduces Dietary Fiber Digestion via Reduced Microbial Attachment", Animal Bioscience, 20(2), pp.200~207 (2007), 아세아·태평양축산학회
- 성하균, "Real-Time PCR 기법을 이용한 반추위 섬유소분해 박테리아의 부착과 조사료분해에 관한 연구", 한국초지조사료학회지, 34(1), pp.60~67 (2014), 한국초지조사료학회
- 성하균, "In Vitro 반추위 발효를 통한 볏짚 분해와 섬유소 박테리아 군집 변화의 관계 연구", 한국초지조사료학회지, 37(1), pp.35~43 (2017), 한국초지조사료학회
- SPSS, "Statistical Package for the Social Sciences. IBM® SPSS® Statistics 25.0", IBM, ~ (2017)
- Tajima, K., "Diet-Dependent shifts in the bacterial population of the rumen revealed with real-time PCR", Appl. Environ. Microb, pp.2766~2744 (2001)
- Trabalza-Marinucci, M., "Evaluation of techniques to detach particle-associated microorganisms from rumen contents", Anim. Feed Sci. Technol, 125, pp.1~16 (2006)