Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КАРОТИНСИНТЕЗИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ОВЕЦ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "КАРОТИНСИНТЕЗИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ОВЕЦ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

ОЦ) МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА

'И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи МОГИЛЬНИЧЕНКО Нина Владимировна

КАРОТИНСИНТЕЗИРУЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ

МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ОВЕЦ

03.00.07 — микробиология 03.00.13 — физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА- 1981

Работа выполнена в лаборатории микробиологии Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института животноводства.

Научный руководитель — доктор биологических наук И. Г. Пивняк.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор М. Н. Бехтерева, кандидат биологических наук, доцент Н. А. Шевелев.

Ведущее учреждение — Всесоюзный научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных. /Я,

Защита диссертации состоится «_у!е_» 14£фЫ2321/&г9&2 г. в «_А3Ь» часов на заседании Специализированного совета К 120.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 47. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в 1ДНБ ТСХА.

Автореферат разослан «АуА» Л** ¡7ЕЬЛ*К~ 1982 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — " Сфф

доцент ^гіхР) В. Г. Марьенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для повышения продуктивности жвачных животных важно максимально использовать внутренние резервы самого организма, в частности, активизировать микробиологические процессы в желудочно-кишечном тракте. Наличие всесторонних знании о биохимических превращениях веществ корма при участии микроорганизмов в пищеварительном тракте позволяет более эффективно использовать питательные вещества рациона. Для жизнедеятельности организма животного большое значение имеет способность микроорганизмов желудочно-кишечного тракта синтезировать витамины. Интенсивность синтеза витаминов группы В зависит от состава, структуры и питательности рациона, а также от наличия в нем макро- и микроэлементов и от возраста • животного.

Рядом зарубежных исследователей (Мк Гилливрей, 1961; Маджумдар, Капта, 1960; Тукер и сотр., 1965, 1967; Алмедин-гер, 1969), изучавшими обмен каротина у жвачных, установлено, что количество последнего, выделенного с фекалиями, превосходило поступление его с кормом. Было высказано предположение о наличии в пищеварительном тракте жвачных животных микроорганизмов, способных к синтезу каротина. Пнвняк и сотр. (1968, 1971,' 1972) экспериментально доказали наличие в пищеварительном тракте цыплят и овец каро-тинсинтезирующей микрофлоры, оказывающей определенное положительное влияние на обеспечение организма каротином. Ограниченность данных об этой группе микроорганизмов вызывает необходимость изучения условий каротиногенеза, позволяющих регулировать биосиитетнческую активность каро-тинсннтезирующей микрофлоры, населяющей пищеварительный тракт.

Цель и задачи исследования. Целью исследований было выделение из состава нормальной микрофлоры пищеварительного тракта овец каратинсинтезирующих бактерий и изучение факторов, положительно влияющих на каротиногенез этих культур.

Цщ, іціш -Шштт

Моек. в?д. йзввва еммсз.

В задачу исследований входило:

1. Определить количество пигментных микроорганизмов в рационе и рубце овец по сезонам года.

2. Выделить из состава нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта овец каротинсинтезирующие бактерии.

3. Идентифицировать выделенные каротинсинтезирующие культуры.

4. Изучить каротинсинтезирующую активность выделенных, .бактерий в различных условиях культивирования.

Научная новизна. Впервые были получены данные о способности каротинсинтезирующих бактерий, выделенных из желудочно-кишечного тракта овец, синтезировать каротины в анаэробных условиях культивирования. При этом у отдельных культур в анаэробных условиях биосинтетическая активность была значительно большей, чем в аэробных. Разработан метод анаэробного культивирования каротинсинтезирую-щих бактерий пищеварительного тракта животных (1979). Впервые установлена стимуляция каротиногенеза у бактерий пищеварительного тракта под влиянием ацетата натрия и ок-ситетрациклина. Выявлено, что активный биосинтез каротинов культурами возможен при рН среды 6,2—7,2, характерными для рН рубца. Впервые были изучены количественные изменения пигментных бактерий в рубце овец в зависимости от сезона года. Установлено, что содержание пигментных бактерий в рубце зависит от сезона года и от способности этих микроорганизмов интенсивно размножаться в пищеварительном тракте.

Научная и практическая ценность. Полученные данные о стимулирующем влиянии ацетата натрия и окситетраииклина на каротиногенез открывают практическую возможность направленного регулирования микробиологического синтеза каротина в пищеварительном тракте животных. Работа вносит определенный вклад в теоретические знания о значении микрофлоры пищеварительного тракта в синтезе биологически активных веществ (в частности каротина), участвующих в процессах питания жвачных.

Разработанный метод анаэробного культивирования каро-тинсинтезирующих бактерий пищеварительного тракта является составной частью «Методических рекомендаций по изучению микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных» (1979), которые практически используются при изучении функциональной роли микрофлоры пищеварительного тракта в процессах питания.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: научно-теоретических конференциях молодых ученых и аспирантов ВИЖа (1972, 1973), научной конференции лабораторий микробиологии и биохимии ВИЖа (1980),

о

научной конференции отделов и лабораторий биохимии, физиологии, технологии производства молока, технологии производства говядины и качества мяса УзНИИЖа (1981), научной конференции кафедр микробиологии, физиологии и биохимии с.-х. животных, кормления с.-х. животных ТСХЛ (1981).

Объем работы. Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста, содержит 16 таблиц, 14 рисунков, список литературы включает 179 наименований, в том числе 55 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты были проведены на семи головах овец, две из которых имели фистулы рубца, две — фистулы двенадцатиперстной кишки, три головы фистул не имели (интактные). Подопытные животные находились на круглогодовом стойловом содержании на физдворе ВИЖа.

Рацион фистульных животных менялся в зависимости от сезона года.

Сезон года Среднесуточное потребление кормов, кг

Лето VП—VШ 1970 г. Осень К—К! 1970 г. Весна Ш-ГУ 1971 г. Лето УТ—УП 1971 г. Зеленая масса многолетних трав — 5, концентраты с 2% мочевины — 0,6. Сено — 1,5, концентраты с 2% мочевины — 0,6. Сено—1,5, ячмень — 0,5, жмых полсолнечнико-вын — ОД. Зеленая масса многолетних трав — 5, ячмень — 0,5, жмых подсолнечниковий— 0,1.

С октября 1971 г. по май 1972 г. (с периодами взятия X—XI, I—II, IV—V) был проведен второй опыт на интакт-ных баранчиках, рацион которых был постоянным на протяжении всех периодов исследования и состоял из 340 г вико-овсяного сена и 540 г специально приготовленного комбикорма.

Предварительный период перед взятием проб и после смены рациона составлял не менее трех недель. Пробы содержимого рубца и двенадцатиперстной кишки у овец брали через фистулу, у интактных баранчиков — с помощью стерильного пищеводного зонда, а прямой кишки (фецес) — ректально, с соблюдением возможной стерильности до утреннего кормления. В каждом из периодов исследований от каждого животного было взято в среднем по 6—13 проб. С такой же кратностью брали и образцы кормов.

Общую численность микроорганизмов и пигментных бактерий в исследуемом материале определяли на.МПЛ методом

предельных разведений, в трех параллелях из последних (10-4—ю-8) разведений.

Выделение каротинсинтезирующих бактерий проводили из числа пигментированных. Последние учитывались от светло-соломенного до желтого цветов всех оттенков, после чего колонии отсевались на скошенный МПЛ. Из всех исследованных объектов всего было выделено 412 культур пигментных бактерий, из которых для изучения каротннобразования было взято 44 культуры, изолированные из содержимого рубца, двенадцатиперстной и прямой кишок.

Критерий отбора культур складывался из: однотипности колоний, выделяемых в разные периоды исследований; повторяемости при одновременном высеве материала из всех изучаемых отделов пищеварительного тракта; высеваемостп с учетом двух предыдущих признаков нз предельных разведений посевного материала.

Для определения видовой принадлежности выделенных ка-ротинсинтезирующих культур использовали определители Берги (1974), Красильникова (1949), работы Беликовой, Печ-никова (1972), Беликовой (1973), Хейс и др. (1979).

Изучение каротинсинтезнрующей способности выделенных культур проводили на бескаротинной сложной комплексной № 2 среде в зависимости от: плотности сред; значение рН среды 6,2 и 7,2; влияния окситетрациклина в дозах 1, 2, 10, 20 ед. и ацетата натрия 0,2—0,3 мг на 1 мл среды; условий аэрации; таксономической принадлежности. На основании техники выделения анаэробных рубцовых бактерий (Хангейт, 1950) нами разработан метод культивирования каротинсинтезирующих бактерий в условиях анаэробиоза (1979). Определение количества каротинов, синтезируемых бактериями, при всех изучаемых условиях культивирования проводили методом, описанным Нестеровой (1967).

Статистическая обработка основных результатов экспериментальных исследований выполнена на ЭВМ «Проминь» по Плохиискому (1969).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Количество пигментных микроорганизмов в рационе и рубце овец, и выделение каротинсинтезирующих бактерий из пищеварительного тракта

Пигментные микроорганизмы были выделены нз кормов и содержимого рубца овец во все изучаемые периоды, но численность их была различной в зависимости от сезона года.

Показатели общего количества микроорганизмов и пигментных бактерий кормов по сезонам года значительно ко-

Таблица" 1

Общая численность микроорганизмов и количество пигментных бактерий в кормах по сезонам года (в среднем млн/г натурального вещества)

Количество бактерий

Сезон года Вид корма на кормах среднее в рационе

общее пигментных общее пигментных

Осень X—Х1-70 г. Весна Ш—1У-71 .г. Лето У1—У11-71. г. Сено Комбикорм Сено Комбикорм Зеленая масса Комбикорм 5,564 38,180 3,370 1,325 28,770 1,835 1,934 13.850 1.155 0.954 4,020 0.954 14.883 2,786 25.884 5,339 1.098 3,692

леблются (табл. 1). Наибольшее число пигментных бактерий было обнаружено на комбикорме осенью (13,8 млн/г) и на зеленой массе многолетних трав летом (4,020 млн/г).

При количественном учете пигментных микроорганизмов в рубце было установлено, что абсолютная их численность была различной в зависимости от сезона года, и наибольшее их значение отмечается летом (табл.2).

Таблица 2

Общее количество микроорганизмов и число пигментных бактерий содержимого рубца овец (в среднем млн/г натурального вещества)

Сезон года Количество бактерий % пигментных от общего числа бактерий

общее пигментных

Лето VII—VIII—1970 г . . - . 6,007 0,785 13

Осень X—XI—1970 г. . . . 1,165 0,156 13

Весна III—IV—11971 г. . . . 1,048 0,105 10

Лето VI—VII—1971 г. ... 6,665 1,020 15

Процентное же соотношение пигментных бактерий к общему числу микроорганизмов во все периоды исследований оставалось почти одинаковым (10—15%). Аналогичные дан-

ные получены и в опыте на интактных баранчиках. Процент пигментных бактерий от общего числа микроорганизмов рубца составлял осенью 24,2, зимой — 20,6 и весной—22,1.

Следовательно, доля пигментных бактерий от общего количества микроорганизмов и содержимом рубца овец практически остается на одинаковом уровне и не обуславливается фактором сезонности.

При исследовании способности микроорганизмов синтезировать каротины в условиях in vitro установлено, что 50—83% пигментных бактерий, выделенных из содержимого рубца, двенадцатиперстной кишки и прямой кишки способны образовывать каротины (табл. 3).

Таблица 3

Соотношение культур бактерий, синтезирующих и не синтезирующих каротины, выделенных из пищеварительного тракта овец на МПА

Отдел пищеварительного тракта Количество культур Процент бактерий, синтезирующих каротины

исследовано, всего синтезирующих каротины не синтезирующих каротины

Рубец,

Двенадцатиперстная 11 11 50

кишка 5 1 83

Прямая кишка 16 8 8 50

Следовательно, из общего числа пигментных бактерий, выделенных из желудочно-кишечного тракта животных, только определенная часть является каротинсинтезирующими.

Таксономические исследования каротинсинтезирующей микрофлоры пищеварительного тракта овец

В результате проведенных исследований из 19 штаммов каротинсинтезирующих культур, выделенных из различных отделов пищеварительного тракта овец, были идентифицированы: восемь культур — до рода Flavobacterium, шесть — до рода Brevibacterium, две культуры — до рода Micrococcus, три штамма — не идентифицированы.

Каротинсинтезирующие микроорганизмы из рода Flavobacterium Bergey et al., 1923, 97. Клетки разнообразны, от кокковидных до тонких палочек. Неподвижны. Спор не образуют. Грамвариабельны. Деление клеток простое (по номенклатуре, принятой Берги (1974) простое деление противопоставляется снэппинг-типу). Колонии разных оттенков желто-

го цвета, округлые. Пигменты в среду не выделяются. Клетчатку не расщепляют, на молоко не воздействуют. Факультативные анаэробы. Культуры показывали оптимальный рост при 30° и 37—30° С.

Культуры 223, 232, 312 и 211 наиболее близки к виду. Fla-vobacterium halmephilum. Палочки 0,4—0,8X0,8—2,0 мкм, одиночные с возрастом не меняются. Колонии светло-желтые или кремовые, непрозрачные или полупрозрачные, слегка выпуклые, с ровным краем, шероховатые или гладкие, полуслизистые. Для культур характерна редукция нитратов, липолити-ческая и слабая протеолитическая активности. Используют многие углеводы без образования кислоты и накопления газа. Выделенные культуры в равной мере росли в бульоне с 0,5% и 10% NaCl.

Культуры 291, 327, 159, 220 наиболее близки к виду Flavo-bacterium uliginosum. Искривленные разные палочки 0,3—0,6Х'1—4 мкм с возрастом не меняются, одиночные или короткие цепочки. Колонии желто-оранжевые, ярко-желтые, с возрастом слегка обесцвечиваются, непрозрачные, пышные, выпуклые с ровным краем, гладкие, вязкие, клейкие. Культуры обладают протеолитической и амилолитической активностью и свойством редуцировать нитраты. Образуют кислоту и накапливают газ при использовании большого числа углеводов. Растут на среде с 4 и 10% NaCl.

Каротинсинтезирующие микроорганизмы из рода Brevibac-terium Breed, 1953, 13. Характерными являются прямые и немного изогнутые палочки, иногда с сегментами или гранулами, грамположительные, деление снэппинг-тип. Скопление типично угловых форм клеток образует агрегаты в виде «иероглифов». В старых культурах морфология клеток не изменялась. Неподвижные. Спор не образуют. Лактозу не сбраживают. Факультативные анаэробы.

Культуры 321, 157, 354 наиболее соответствуют виду Вге-vibacterium fulvum. Мелкие клетки 0,4—0,6X1,0—1,6 мкм. Колонии желтые непрозрачные, круглые с волнистым краем, бугристые, блестящие, слизистые. Культуры обладают амило-литической и протеолитической активностью, образуют индол, пептонизируют молоко. Способны использовать некоторые углеводы с образованием кислоты. Проявляют хороший рост в среде с 10% NaCl.

Культуры 356, 198, 338 отнесены к виду Brevibacterium fuscum. Клетки несколько изогнуты и неровного очертания 0,5—0,7X1,0—8,0 мкм. Колонии желто-зеленые, середина более темная, непрозрачные, круглые с зубчатым краем, выпуклые, матовые, пастообразные. Пептонизируют молоко, редуцируют нитраты, обладают протеолитической активностью. Некоторые углеводы используют с образованием кислоты.

Показывают слабый рост на среде с 4% NaCl. He выделяют в субстрат бурое вещество.

Каротинсинтезирующие микроорганизмы из рода Micrococcus Cohn, 1872, 151. По предварительной идентификации две выделенные культуры грамположительные, образующие тетракокки бактерии, были отнесены к роду Sarcina. В определителе Берги (1974, 8 изд.) к роду Sarcina относятся грам-положительные, не образующие пигмента кокки, строгие анаэробы. Пигментные культуры, ранее считавшиеся видами рода Sarcina, отнесены к роду Micrococcus. Изолированные две культуры грамположительных тетракокков наиболее близки к виду М. colpogenes. Кокки 0,7—0,9 мкм, пакеты 2—3 мкм. Колонии лимонно-желтые, непрозрачные, округлые с ровным краем, выпуклые, пастообразные. Обладают слабой амилоли-тической активностью и редукцией нитратов. Используют большое число углеводов для роста без образования кислоты. Показывают интенсивный рост на среде с 4% NaCl. Факультативные анаэробы. Оптимально растут при 30° и 37—38° С.

Каротинсинтезирующие неидентифицированные бактерии. Выделенные каротинсинтезирующие культуры 103, 95, 274 не были идентифицированы. В препаратах 18—24-часового возраста наблюдались единичные, короткие или продолговатые гибкие палочки или нити, не ветвящиеся 0,3—0,оХ2—50 мкм. Клетки с округлыми концами. С возрастом морфология клеток не менялась. Грамвариабельны. Факультативные анаэробы. Деление клеток простое. Спор не образуют. Колонии ярко-желтые, непрозрачные, неправильной формы с гладким или волнистым краем, блестящие или матовые, полуслизпстые. Штаммы обладают амилолнтической и протеолитической активностью, редукцией нитратов, образуют сероводород. Мочевину не модифицируют. Используют многие углеводы для роста с образованием и без образования кислоты. Показывают оптимальный рост на среде с 4 и 10% NaCl при 30° и 37—38° С.

Изучение каротинсинтезирующей активности выделенных бактерий в зависимости от условий культивирования

Влияние рН среды на синтез каротинов бактериями. Определение влияния реакции среды на каротииогенез проводили при рН 6,2—7,2, оптимальном для метаболических процессов в рубце. В результате исследований 17 культур было выявлено, что бактерии по активности синтеза каротинов в зависимости от рН среды подразделились на три группы: у первой наиболее активной биосинтез был при рН 7,2, у второй—при рН 6,2, а третья группа синтезировала каротины при обоих значениях рН среды одинаковое количество (табл. 4).

Таблица 4 Каротиногенез бактерий в зависимости от рН среды (мкг на 100 мл среды)

Группы

Культуры

Начальная реакция среди

6,2

7,2

I

II III

Неидснтифицнрованнаи 103

Вгеу&айсгшт ¡шсиш 356

РІауоЬасІегіит ИаІтерИіІит 223

ВгеуіЬасІсгіит ¡шсит 198

Неидентнфнцнрованная 95

РІауоЬасІегіит uliginosum 327

РІауоЬасІегіит uliginosum 159

Місгососси8 соїро^епев 310

ВгсуіЬайегіит Шуит .?21

25,21 ±1,02 6,38±0,79 3,45±0,23 4.1,33±2.76 23,61 ±0,93 3,32±0,59 4,81 ±0,59 21,59 ±2,75 3,05±0,20

61,00±4,76 33,8 ±5.0 5,27 ±0,39 28,43±3,30 17,34±1,0 1,60±0,13 6,25 ±0,36 17,76±1,11 2,61 ±0,70

Влияние окситетрациклина на синтез каротинов бактериями. При скармливании сельскохозяйственным животным стимулирующих доз антибиотиков концентрация их в 1 мл содержимого рубца составляет около 1 мкг, или 1 ед. Проверялось влияние добавок окситетрациклина на каротиногенез в дозе, ечтающейся оптимальной (1 ед/мл), и в других дозировках— 2, 10 и 20 ед/мл среды. Окситетрациклин в дозе 1 ед на 1 мл среды стимулировал каротинобразование у Р1ауоЪас1епит Иа1терЫ1ит 232 в 4 раза, при этом выход биомассы возрос в 1,5 раза и значительно усилилась активность каротиногенеза на 1 г биомассы. Культура БгеуШайепит Гизсит 356 в 1,5 раза больше накапливала каротинов в 100 мл среды (Р<0,02). Это повышение вызвано как усилением каротинсинтезирую-щей активности на 1 г биомассы, так и увеличением выхода биомассы. Доза антибиотика 2 ед. на 1 мл стимулирующего эффекта не оказывала на каротиногенез изучаемых культур (табл. 5).

Т а б л л ц а 5

Влияние низких доз окситетрациклина (ОТЦ) на каротиногенез выделенных бактерий

Показатели на 100 мл Условия опита Культуры

среды Вг. Ішсит 356 Бї. Иаїте-рШит 232

Каротине мкг Биомасса, г Контроль 1 ед/мл о ап т 2 ед/мл Контроль 2 ед/мл 62,62 ±'5.54 92,71 ±5,82 58,59 ±1,78 8,29±0,35 10,5 ±0,31 8,13±0,69 5у68±0,97 23,82 ±3,32 5,68±0,99 5,03 ±0,23 8,13 ±0,55 6,73*0,82

Доза окситетрациклина .10 ед/мл значительно угнетала ка-ротиногенез у б культур, за исключением Р1ауоЪас1епит Иа1-терЫ1ит 232. Эта культура под действием антибиотика повышала накопление каротинов по сравнению с контролем (Р<0,05), при равном выходе биомассы. Ингибирующее влияние окситетрациклина в дозе 20 ед на 1 мл среды было еще более сильным.

Влияние ацетата натрия на синтез каротинов бактериями. Рассматривая ацетат как первичный предшественник в синтезе каротинов и предполагая, что каротиисинтезирующая способность микроорганизмов лучше проявляется в его присутствии, использовали уксуснокислый натрий, который, в свою очередь, является обязательным продуктом метаболических процессов в рубце.

Наиболее выраженным стимулирующим действием обладала доза ацетата натрия 0,2. мг/мл-среды. Добавка ацетата в этой дозе положительно влияла на все изучаемые показатели. Культуры ВгеуШайепит Гизсит 356, 198 и неидентифи-цироваиная 95 под действием ацетата натрия на 100 мл среды повышала синтез каротинов в 2,2 раза (соответственно Р<0,02; <0,001; <0,05), а культуры неидентифицированная 103 и ЙауоЪайепит Иа1терЫ1ит 232 соответственно в 1,4 и 1,8 раза (Р<0,05). У всех изучаемых культур значительно увеличился биосинтез каротинов на 1 г биомассы. Положительное действие добавки ацетата натрия в дозе 0,3 мг на 1 мл среды было менее выраженным (табл. 6).

Влияние аэрации на1 синтез каротинов бактериями желудочно-кишечного тракта1 овец. Изучение каротинсинтезирую-щей активности микроорганизмов в анаэробных условиях культивирования имеет важное значение в определении функциональной роли изучаемых бактерий в процессах литания жвачных. Принято считать, что облигатиыми представителя -ми микрофлоры пищеварительного тракта являются строгие или факультативные анаэробы. Изучаемые культуры в анаэробных условиях инкубирования проявили способность к росту и продуцированию каротинов, хотя • и в разной степени (табл. 7).

Две культуры ВгеуШайепит Мтот 354 и Б1ауоЪас1ег1ит Иа1терЫ1ит 232 синтезировали практически одинаковое количество каротинов в аэробных и анаэробных условиях культивирования. Каротиисинтезирующая активность культуры Б1ауоЪас1ег1ит иН§то8ит 220 в условиях анаэробиоза повысилась в шесть раз (Р<0,001), а накопление биомассы было равным как в тех, так и в других условиях. Снижение каро-тиногенеза в анаэробных условиях отмечено у культур Вгеуь Ъайепит Аизсит 198, 356'и неидентифицированных 103 и 95, но тем не менее наименьший показатель биосинтеза кароти-

Таблица 6

Влияние ацетата натрия на каротинсинтезирующую активность выделенных бактерии

Показатели на 100 мл среды Условия опыта В г. Ішсиш 356 И. Иаіше-рШиш 232 Нендентн-фицирован-ная 103 Вг. Ішсиш 198 Неидснти-фицирован-ная 95

Каротины, мкг Контроль Ацетат натрия 0,2 мг/мл Ацетат натрия 0,3 мг/мл 14,70±1,89 32,86±4,&1 0,38 ±0,91 7,04+Л,07 13,27±1,59 16,00±2,98 60,88 ±6,39 87,36 ±6,04 52,89+5,92 21,68+11,33 47,89±2,31 26,54 ±3,90 •11,3 ±4,08 76,84 ±10,45 72,47+6,75

Биомасса, г Контроль Ацетат натрия 0,2 мг/мл Ацетат натрия 0,3 мг/мл 8,96 ±0,46 9,69±0,93 8,93+0,52 5,87+0,79 6,74 ±0,73 6,79±0.75 12,37±0,23 10,47±0,88 10,63 ±0,73 11,70+0,51 15,47±1,19 14,23±0,36 10,85+0,43 11,97±1,07 8,99+0,76

Таблица

Влияние анаэробных и аэробных условий культивирования на каротиногенез бактерий (на 100 мл среды)

/ Условия культивирования

Культуры аэробные анаэробные

Brevibacterium fulvum Flavobacteгium halmephilum Flavobacterium uliginosum Brevibacterium fUscum Brevibacterium fUscum Неидентифицирован-ная Неидентифицированная

Каротины, мкг 354 232 220 198 356 103 95

Биомасса, г

Brevibacterium fUlvum 354 Flavobacterium halmephilum 232

Flavobacterium uliginosum 220

Brevibacterium fUscum 198

Brevibacterium fUscum 356

Неидентифицированная 103 Нендентифнцированная 95 .

4,71 ±0,71 8,31 ±0,50 1,90+0,21 52,25 ±7,98 50,87+8,02 33,81+3,53 28,76±В,41

4,10+0,13 4,90+0,26 6,48±0,89 10,60+0,42 5.83+0,60 6,83+0,6Э 8,13+0,52

4,65+0,70 5,78+0,93 11Д0+Ш0 3,45+0,43 10,34+0,97 2,Э4+0,48 6,64+0,52

5,43+0,33 6,09 +0,35 5,40+0,53 3,73+0,41 3,20+0,32 4,47+0,22 6,50+0,69

нов был не ниже 2,95 мкг на 100 мл среды. При этом культура, неидентифицированная 95, снизила каротинсинтезируго-щую активность на 1 г биомассы, но выход биомассы был одинаковым при обоих условиях аэрации.

Ацетат натрия (0,2 мг на 1 мл) в анаэробных условиях также оказывал стимулирующее действие на каротинобразо-вание изучаемых микроорганизмов. Синтез каротинов на 100 мл среды у Р1ауоЪас1егшт и^то8ит 220 был в 2,2 раза большим (Р<0,01), у культуры ВгеуШаСетшт Мшт 354 отмечалась лишь тенденция к увеличению. Стимулирующее

Таблица 8

Влияние ацетата натрия на каротиногенез бактерий в условиях анаэробиоза

Культуры

Показатели .Условия опыта В г. Мтот 354 И. uligi-nosum 220

Каротины на 100 мл среды (мкг) Контроль Ацетат натрия 0,2 мг/мл Ацетат натрия 0,3 мг/мл 4,65+0,70 6,29+0,20 5,30+0,79 2,78 +0,20 6,40+0,49 5,15+0,65

Биомасса на 100 мл среды (г) Контроль Ацетат натрия 0,2 мг/мл Ацетат натрия 0,3 мг/мл 5,57+0,29 5,37 +0,32 5,00+0,52 3,67+0,54 5ЛЗ+0,57 4,13+0,38

влияние дозы ацетата натрия 0,3 мг/мл на каротнногенез было выражено в несколько меньшей степени (табл. 8).

Синтез каротинов бактериями различных таксономических групп. В аэробных условиях общий выход каротинов наибольшим был у культур неидентнфшшрованной группы и рода Brevibacterium, несколько меньшим у штаммов рода Micrococcus, а у рода Flavobacterium в 2—3 раза ниже, чем у первых. Повышенный синтез каротинов в данном случае обуславливается при равном накоплении биомассы усилением бносинте-тической способности.

При анаэробном выращивании более высоким синтезом каротинов на 100 мл среды характеризовались культуры рода Micrococcus и Flavobacterium, в то время как штаммы рода Brevibacterium и неидентифицированной группы значительно меньшим. В этих условиях каротинсинтезирующая активность на 1 г биомассы практически на одном уровне, а отмеченное повышение каротиногенеза вызвано более активным накоплением биомассы (табл. 9).

Таблица 9

Каротинсинтезирующая активность выделенных бактерий по таксономической принадлежности

К-во культур п На 100 -мл среди

Род бактерий каропши, мкг биомасса, г Каротины, мкг на '1 г биомассы

Неиндентифициропан- н ые Brevibacterium Micrococcus Flavobacterium 3 6 2 8 Аэ| 18 3G 12 48 юбноз 25,82±5,11 22,58 ±8,48 16,78 ±2,69 8,78±2,С0 6,80±0,78 6,98±1,15 8,72±0,36 6,94±0,94 3,66±0,47 3,12*1.42 1,93*0.08 " 1,25*0,21

Анаэробиоз

Micrococcus Flavobacterium Brevibacterium Неиндентпфнцнрован-н i.ie

о 12 19,34±1,84

8 48 14,31±2,57

G 36 8,92*2.18

3 18 8,92±2.98

9,38±1,1Г) 7,42±0,76 5,13 ±0,65

2,07*0,44 1,89*0,34 1,86*0,13

5,62*0,19 1,51±0,П

ВЫВОДЫ

В желудочно-кишечном тракте овец постоянно функционирует каротинсинтезирующая группа бактерий. Выполненными исследованиями определены условия, влияющие на биосннте-тическую активность этих бактерий.

1. Из пищеварительного тракта овец выделены во нее се-

зоны года чй'стУе каротинсинтезнруюшие культуры. Они отнесены к трем родам: род Flavobacterium, род Brevibacterium, род Micrococcus. .Одна группа не идентифицирована. Род Flavobacterium представлен видами: Fl. halmephilum и Fl. uligi-nosum; род Brevibacterium — Br. fulvum и Br. fuscum; род Micrococcus — одним видом M. colpogenes. Каротинсинтезн-рующая микрофлора рубца и двенадцатиперстной кишки составляет 50% из общего числа выделенных пигментных бактерий. .

2. Установлено, что количество пигментных бактерий в содержимом рубца овец изменяется по сезонам года. Наибольшее количество их наблюдалось в летний период. Содержание пигментных бактерий в рубце не зависит от количества их в поедаемом корме, а определяется сезоном года и способностью бактерий интенсивно размножаться в пищеварительном тракте овец. . .

3. Впервые установлено, что бактерии, выделенные из пищеварительного тракта овец, способны образовывать каротины в анаэробных, условиях. Отдельные культуры, в частности Flavobacterium uliginosum 220, в анаэробных условиях синтезировали каротинов в шесть раз больше, чем в аэробных. У культур Brevibacterium; fulvum 354 и Flavobacterium halmephilum 232 в аэробных и анаэробных условиях синтез шел одинаково. Каротиногенез изучали с использованием разработанного нами метода анаэробного культивирования каротннсин-тезнрующнх бактерий.

4. Изучаемые культуры способны проявлять высокую каро-тинсинтезнрующую активность в среде с рН 6,2—7,2, характерном для рубца жвачных. Показано, что каротиногенез у одних культур наиболее активным был при рН 7,2, у других — при рН 6,2, а у третьих — при обоих значениях реакции среды синтезировалось одинаковое количество каротинов.

5. Получены новые, данные о стимуляции каротиногенеза. бактериями, выделенными из пищеварительного тракта, под влиянием ацетата натрия (доза 0,2 мг/мл) и окситетрацикли-на (доза 1 ед./мл среды). Высокие концентрации окситетра-циклина (10—20 ед/мл) ингибировали накопление биомассы и биосинтез каротинов.

Данные о стимулирующем влиянии ацетата натрия и ок-ситетрациклина на каротиногенез открывают возможность для регулирования микробиологического синтеза каротинов в желудочно-кишечном тракте животных.

6. На основании результатов исследований с чистыми культурами каротинсинтезирующих бактерий в условиях in vitro близким к таковым пищеварительного тракта установлено, что каротинсинтезирующие бактерии принадлежат к нормаль-

кой микрофлоре желудочно-кишечного тракта опец и играют роль в процессах обеспечения жвачных провитамином Л.

Практические предложения

1. Разработанный метод анаэробного культивирования ка-ротинсинтезирующих бактерий, опубликованный в «Методических рекомендациях по изучению микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных» (1979), рекомендуется использовать для изучения функциональной роли этой группы бактерий у жвачных животных.

2. На основании данных о стимулирующем влиянии ацетата натрия на каротиногенез бактерий в пищеварительном тракте рекомендуется разработать метод регулирования микробиологического синтеза каротинов в желудочно-кишечном тракте и обеспечения потребности животных в каротине за счет эндогенного синтеза.

Материалы диссертации опубликованы в работах

1. Могильниченко Ы. В. Изучение бактерий, образующих желтые пигменты в пищеварительном тракте овец.— Бюллетень научных работ, Дубровицы: ВИЖ, 1972, вып. 27, с. 95—96.

2. Могильниченко Н. В. Каротинсинтезирующая активность микроорганизмов пищеварительного тракта овец в опытах in vitro.— Бюллетень научных работ, Дубровицы: ВИЖ, 1973, вып. 33, с. 72—74.

3. Пивняк И. Г., Лаврентьева Л. П., Будникои В. Л., Смыслова Л. Г., Могильниченко Н. В., Лрифджанова М. К., Шай-дуллина Р. Г.— Методические рекомендации по изучению микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных. Дубровицы: ВИЖ, 1979, с. 7—8.

Л 78217 17/Х11—81 г. Объем 1 п. л. Заказ 2922. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 4-1