直饲微生物对反刍动物肠道甲烷影响的评估与功能优先开发框架

《Translational Animal Science》：Direct-fed microbials for enteric methane mitigation in ruminants: a function-first framework for strain selection and farm-scale translation

　　

摘要

肠道甲烷（CH?）既是反刍动物的能量损失，也是畜牧业生产中的重要排放物。直饲微生物（DFMs）可以改变瘤胃发酵，但其对甲烷的影响并不一致。这篇叙述性综述评估的是施用微生物干预措施，而非与低甲烷表型相关的自然发生分类群。一次有针对性的文献更新优先考虑了直接测量甲烷产量、产出率或强度的体内研究。动物证据仍然混杂。丙酸杆菌基于的 DFMs、乳酸菌以及传统的酿酒酵母产品通常显示每日甲烷无变化，尽管存在菌株和饮食特异性反应。芽孢杆菌研究报告了轻微减少和无效反应两种结果。近期的方法更有希望：一种甲烷氧化菌 - 甲基营养菌联合体在韩牛阉牛中将每日甲烷减少了 12.0-14.4%，一种源自瘤胃的膜生毕赤酵母菌株在较高测试剂量下减少了奶牛的甲烷产量、产出率和强度。这些发现是有希望的，但仍需要独立和更长期的确认。在机制上，不应将 DFMs 描述为消除瘤胃 H? 的产生。更具辩护力的目标是将还原当量和 H?/甲酸通量重定向至竞争性途径，同时配合瘤胃稳定或特定的微生物拮抗作用。因此，我们提出了一种功能优先、证据分级的 DFM 开发框架。农场规模的声明应要求甲烷产量、产出率或强度发生持续变化，且不损失采食量、消化率、健康或生产力。

通俗摘要

来自牛、水牛、羊和山羊的肠道甲烷是一种重要的温室气体，也代表了饲料能量的损失。直饲微生物是给予动物的活细菌、酵母或微生物联合体，用于改善瘤胃功能，并可能有助于减少甲烷产生。然而，许多在实验室系统中减少甲烷的微生物产品，在动物或农场测试时显示出较小或不一致的效果。本综述解释了为何会出现这种情况。它区分了真正的施用微生物添加剂和仅与低甲烷相关的自然发生瘤胃微生物，并澄清了关于瘤胃中产甲烷菌和氢利用的常见机制错误。综述认为，直饲微生物不应被宣传为具有固定减少百分比的通用甲烷抑制剂。相反，应根据定义的功能选择候选菌株，例如促进丙酸形成、重定向氢气、稳定瘤胃发酵或与产甲烷菌相互作用。随后应在现实的饮食和宿主条件下，使用标准化的甲烷测量、动物性能数据、活菌剂量确认和安全评估来测试其效果。这种方法可以支持为实际反刍动物生产系统开发更可靠的微生物甲烷缓解策略。