摘要：介绍了瘤胃真菌的特点、形态、与其他微生物的关系、在饲料降解中的作用和影响瘤胃真菌种群的因素。最后概述了瘤胃真菌的应用前景。
关键词：反刍动物；瘤胃真菌；饲料；应用
1瘤胃真菌的特点
真菌普遍存在于许多草食动物（如反刍动物、马、袋鼠和象）的消化道中。目前从瘤胃中分离得到的真菌共计5个属10余个种之多，其5个属分别为Neocallimastix,Piromyces,Caecomyces,Orpinomyces和Aaeromyces。它们有溶解纤维的特性，并且都具有降解植物细胞壁中结构性碳水化合物的能力。
现得到的真菌分单中心类型真菌和多中心类型真菌两大类。前者包括 3个属（Neocallimastix，Piromyces和 Aaecomyces）的12种真菌；后者包括2个属，即Aaecomyces和Orpinomyces的3种真菌。在单中心类型中，菌丝体通常形成单个孢子囊，而在多中心类型中，菌丝体形成多个孢子囊。
瘤胃真菌的生活周期主要有两个阶段构成，即具有鞭毛和运动能力的游离孢子阶段和附着在消化碎片上的不动的营养体阶段。游离孢子可存活24－32
h。随着孢子在孢子囊内逐渐成熟，孢子囊破裂释放出孢子，游离孢子附着在植物组织上生长，逐渐形成新的菌丝体。
所有瘤胃真菌均生长在一狭窄的温度范围（33一41℃），最适pH值为6．5－6．8，严格厌氧。由于缺少细胞色素、奈醌及线粒体RNA，瘤胃真菌只能靠发酵过程提供能量。发酵基质为多种碳水化合物，包括有直链和支链淀粉、羟甲基纤维素、晶体纤维素等。
2瘤胃真菌形态
利用现有一系列严格厌氧技术，从反刍动物瘤胃中分离到真菌，在体视显微镜下观察发现，第1种：菌落呈放射状，菌体较大，多数单中心，类似于Neocallimastix菌；第2种：菌落小于Neocallimastix菌，有透明环，多为单中心，类似于Piromyces菌；第3种：菌落颗粒状，无菌丝，类似于Sphaeromonas菌。在相差显微镜下可看到真菌孢子多为圆形，也有桑椹形和梭形；鞭毛数量有多有少，从1根到10多根不等；孢子囊有圆形、椭圆形、圆柱形等，孢子囊大多有孢子柄。
3瘤胃真菌与其他微生物的关系
在瘤胃生态系统中，细菌、纤毛虫、真菌3种之间相互制约，相互共生。由于瘤胃生态系统十分复杂，有关3种类群之间的互作关系研究较少，资料相对贫乏。就真菌而言，它们占瘤胃微生物的比例。对底物的专一性和氮营养特性，还有待于进一步研究。Wood等对体外的研究表明，瘤胃真菌和产甲烷细菌共同培养可明显地提高植物纤维降解酶的活性，这种促进作用认为是产甲烷细菌影响了分解纤维素真菌的活性，改变了发酵产物，趋于产生更多的乙酸、甲烷和二氧化碳。Stewart等指出，瘤胃真菌和产甲烷菌共同培养，可提高真菌对促进动物生长如莫能菌素和拉沙里菌素等的抵抗力。但也有瘤胃真菌抑制真菌降解纤维的报道，如真菌与瘤胃球菌共同培养，N.frontalis溶解秸秆的能力显著下降。Akin发现，瘤胃真菌及瘤胃细菌混合培养液中使用抗菌素后，群集在饲草上的真菌数增加。Orpin报道，瘤胃纤毛虫的运动可增强真菌种群的活性，同时，纤毛虫也可吞噬真菌游离孢子，在饲粮的降解中调节瘤胃真菌各种群的数量。
4瘤胃真菌在饲料降解中的作用
Bauchop利用显微镜技术研究指出，真菌是瘤胃微生物中的一类功能菌，它们广泛地集群于植物纤维上，绝大多数为纤维分解菌。此外，Wallace和Jobin发现瘤胃真菌还具有降解蛋白质和淀粉能力。
4．1瘤胃真菌对粗纤维的降解
4．1．1物理性降解
通过超微结构观察，可以了解到，从孢子囊中释出的游动的孢子可游动到易于集聚的植物组织部位，穿透基质并进入内部，进而产生假根，从完整的碳水化合物中释出多糖。某些真菌还能产生一些类似于植物病原藻状菌的突出结构，用来穿透植物细胞壁，从而大大增加瘤胃细菌在植物上的栖居部位，加强了瘤胃微生物的降解速度。因此，尽管细菌是瘤胃内主要分解纤维的微生物，但真菌却是首先深入植物纤维组织中的微生物，之后细菌发酵才得以进行。
4．1．2化学性降解
迄今为止，人们发现瘤胃真菌可分泌多种降解纤维素的酶，其中主要有纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、半乳糖醛酸酶等13种酶；而在这些酶中，研究最多的为木聚糖酶和纤
维素酶。
Mountfort以N．frontalis为对象，系统地研究了木聚糖酶。研究结果表明，木聚糖酶主要存在于真菌培养液中，其在水值为5．5、温度为55℃条件下，可将木聚糖分解为木二糖和木糖低聚糖。撤胃真菌分泌的纤维素酶是多组分的酶，其主要包含3种酶，即C1、CX和β葡萄糖着酶。C1酶的主要作用是分解天然的晶体纤维；CX酶是水解酶，作用于可溶性纤维素衍生物，其包含2种组分：内切β-1，4葡萄糖着酶，其可以从纤维素内部切开β-1，4糖着键；外切β-1,4葡萄糖着酶，则从非还原端切下含l－2个葡萄糖残基的还原糖。
4．2淀粉的降解
新近研究表明，瘤胃真菌能产生小淀粉酶及淀粉葡萄糖昔酶。Wallace和Johlin发现，许多瘤胃真菌可利用淀粉和麦芽糖为底物，这表明瘤胃真菌能分泌产生降解淀粉的酶。Mcallister等对此进行了系统的研究，结果发现加Orpinomycesjoyhonil,N.Patriciarum及Piromycescommunis皆有降解淀粉的能力，且多种真菌共存时降解淀粉的能力比单一真菌时强。然而有关真菌在降解淀粉中起主要作用的酶，还有待进一步研究。据William报道，在无低聚葡萄糖着酶时，从N．fron-talis中提取的粗酶可部分降解淀粉，产生葡萄糖，并由此认为真菌对淀粉的降解主要是通过其分泌产生的淀粉葡萄糖音酶起作用。而Mountfort发现，N．fron-talis对淀粉的降解主要是通过其分泌的α-淀粉酶起作用，降解产物为麦芽糖、麦芽三糖和长链低聚糖，而非葡萄糖。目前，人们已从N.fron-talis中提取出这两种酶，并检测出其中α-淀粉酶在体外降解底物的最适pH值为5．3，最适温度为55℃。
4．3蛋白质的降解
瘤胃真菌也具有蛋白质分解能力，并参与瘤胃中日粮蛋白质的降解过程。Wallace和Jobin报道，厌氧真菌Neocallimastixfrontalis能合成金属蛋白酶，并在生长后期分泌到胸外，这类微生物的蛋白酶水解酶蛋白和青草粉蛋白的比活性与瘤胃细菌相似。Michel等发现有7种瘤胃真菌（分属于4个属：Neocallimastix，Piromyces，Caecomyces和Orpinomyces）可分泌蛋白酶，这7种瘤胃真菌分泌的蛋白酶皆有氨基酶的活性，其中两种还具有肽链内切酶的活性，但无核态酶活性。与大多数的纤维分解菌不具有分解蛋白质的能力相比，同时具有分解纤维和蛋白质的能力是瘤胃真菌的一个显著特点。
5影响癌胃真菌种群的因素
5．1饲粮
瘤胃内作为微生物营养的饲料底物类型对瘤胃真菌种群有着非常重要的影响。据 Bauchpo报道，当饲喂纤维素含量较高的日粮时，反刍动物瘤胃真菌数比饲喂纤维素含量低的日粮高。Orpin研究指出，植物复合物能刺激游动孢子的产生，从而产生较多数量的真菌。Windham等则发现饲喂玉米和蚕豆荚的奶牛体内真菌数增加，但不提高微生物的纤维降解能力。
5．2氦源
研究Neocallimastix种类的学者发现，真菌生长所需氮源为NH+4和氨基酸形式的氮，但是混合氨基酸比支链的生长更快，并能直接合成蛋白质。
5．3硫
硫元素是瘤胃真菌合成含硫氨基酸（蛋氨酸、半跳氨酸）和辅酶的必需矿物质，硫不但影响真菌的数量，也影响真菌降解纤维素的能力。在澳大利亚施含硫的禾本科牧草和补充蛋氨酸，绵羊瘤胃中真菌数量增多；而饲喂缺硫牧草的真菌数量较少，甚至缺乏。Orpin等对 N．partriarum的体外培养研究表明，真菌生长需硫化合物作为硫的营养成分来源，当供给硫酸盐时，真菌生长被抑制。因此，作者认为硫酸盐不能作为真菌的硫的营养源。
5．4 pH值
据Grenet等报道，当瘤胃内pH值降至5．5以下，瘤胃中产生的游动孢子数量减少，从而使形成的真菌数减少。
6瘤胃真菌的应用前景
6．1瘤胃真菌的遗传修饰
通过分子生物学的方法把外源酶基因引入瘤胃特定的真菌中，由其携带走殖于瘤胃内并表达，将优于瘤胃自身酶的外源酶活特性引入瘤胃。目前发展的可能方向是：①向优势生长的菌株中导入纤维素酶基因，增加瘤胃环境中纤维酶的相对数量；②在优势菌株中引入降解木质素的酶基因，克服木质素对饲料降解速度的影响；③在耐酸生长的真菌中插入耐酸纤维素酶基因，使纤维素在瘤胃pH值低于6时仍然被分解。
6．2利用瘤胃真菌处理秸秆
由于痛胃真菌具有很强的降解不同植物大小片段的能力，那么具有高效降解能力的菌株有望在动物饲料生产上开发利用，如它可以用来解决目前的秸秆问题。因技术的限制，我国大量的秸秆，特别是稻草和麦秸被焚烧，造成环境污染。如果这些秸秆能通过厌氧真菌发酵，变成有用的工业产品，如动物饲料等，既变废为宝，又减少了环境污染。
6．3优质真菌蛋白来源
与其他真菌相比，瘤胃真菌蛋白除具有较高的谷氨酸、天冬氨酸及丙氨酸外，其所含的源氨酸、异亮氨酸、精氨酸及组氨酸等必需氨基酸显著高于其他真菌。此外，瘤胃真菌细
胞壁中的几丁质组分，具有抗瘤胃蛋白酶降解的能力，但能被小肠内蛋白酶降解。因此，如果通过大规模的厌氧发酵，再将高效瘤胃真菌的发酵液通过浓缩处理，把这一复合酶系添加到饲料中，其能成为良好的饲料蛋白来源。
6．4转基因植物和动物
目前的研究结果证实，痛胃真菌不仅产生一系列多种多样的酶，而且其中许多酶比现有酶制剂的活性更高。加拿大学者已从瘤胃真菌中分离到具有超活性的木聚糖酶，并通过分子克隆等手段使其酶活达到目前市场所用酶的酶活7倍。如果直接转入植物和动物体内的瘤胃真菌降解酶基因能成功表达，这种生物反应器就可产生大量的降解酶，而且也简化了酶的后期加工过程。因此，这种生产方式对于降低饲料成本，提高饲料报酬是十分有利的。
