畜禽粪污微生物治理及其资源化利用丛书--畜禽养殖发酵床微生物组多样性电子书

内容提要

畜禽粪污微生物治理及其资源化利用丛书 编委会

《畜禽养殖发酵床微生物组多样性》 编著者名单

前言

第一章 绪论

第一节 微生物发酵床畜禽养殖原理

第二节 发酵床微生物群落研究进展

第三节 细菌群落宏基因组研究进展

第四节 真菌群落宏基因组研究进展

第二章 发酵床微生物组研究方法

第一节 概述

一、微生物宏基因组学

二、微生物宏基因组数据分析

三、微生物宏基因组分析方法

第二节 研究方法

一、发酵床垫料样本采集及垫料理化性质测定

二、发酵床垫料的发酵程度等级划分

三、宏基因组高通量测序

四、宏基因组测序数据质控

五、分类操作单元聚类分析

六、分类操作单元抽平处理

七、核心微生物组分析

八、物种分类和丰度分析

九、样本复杂度分析

十、显著性差异分析

第三节 发酵床微生物高通量测序与统计工作流程

一、微生物组高通量测序

二、短序列去杂

第四节 微生物发酵床细菌分类操作单元分析

一、发酵床细菌分类操作单元提取

二、发酵床细菌分类操作单元比对

三、发酵床细菌分类操作单元抽平处理

四、发酵床细菌分类操作单元稀释曲线

五、发酵床细菌分类操作单元群落α-多样性

六、发酵床部分样本微生物物种谱系演化

第五节 微生物发酵床核心微生物组分析

一、发酵床微生物组共有OTU数与覆盖样本数关系

二、微生物发酵床冬季和春季共有和特有微生物组OTU数分析

三、发酵床微生物组OTU丰度主成分分析

四、发酵床微生物组OTU秩-多度曲线

五、发酵床微生物组OTU物种累积曲线

六、发酵床微生物组OTU分类阶元数量分布

七、发酵床微生物组OTU丰度柱状图分析

八、发酵床冬季和春季微生物组OTU丰度柱状图分析

九、发酵床微生物组OTU物种热图分析

十、发酵床微生物组OTU物种星图分析

第六节 发酵床微生物组OTU α-多样性种类复杂度分析

一、发酵床单个样本微生物组OTU种类复杂度分析

二、发酵床冬季和春季微生物组OTU箱线图分析

三、发酵床微生物组OTU α-多样性指数秩和检验

第七节 发酵床微生物组OTU β-多样性种类复杂度分析

一、发酵床样本间微生物组OTU UniFrac距离

二、发酵床样本间微生物组OTU UniFrac距离聚类分析

三、发酵床样本间微生物组OTU主坐标分析

第八节 发酵床微生物组OTU差异性分析

一、发酵床微生物组OTU差异效应判别分析

二、发酵床不同分类阶元微生物组OTU差异分析

三、发酵床属分类阶元微生物组OTU差异分析

四、发酵床冬季和春季微生物组OTU主成分分析

第九节 发酵床微生物组OTU种类冗余分析

一、梯度分析

二、冗余分析结果

第十节 讨论

一、我国畜禽粪便是农业面源污染的主要来源

二、微生物宏基因已广泛地应用在微生物生态学的研究上

三、养猪发酵床微生物宏基因组分析的一个重要问题

四、发酵床微生物组OTU α-多样性种类复杂度分析

第三章 养猪原位发酵床微生物组多样性

第一节 概述

一、养殖废弃物处理方式

1．简单堆放后还田

2．堆肥发酵生产有机肥

3．沼气池处理

4．昆虫处理

5．微生物处理

二、微生物发酵床技术

1．发展历程

2．优点

3．种类

三、发酵床垫料微生物群落

四、微生物发酵床中的芽胞杆菌

五、本章的研究目的和意义

第二节 微生物发酵床细菌季节变化多样性

一、概述

二、研究方法

1．发酵床夏冬季节样本采集

2．宏基因组高通量测序

三、微生物发酵床夏冬垫料的高通量测序

1．测序数据统计

2．多样性指数分析

3．微生物发酵床夏冬季节垫料样本物种组成分析

四、微生物发酵床夏冬季节垫料样本与物种关系

1．夏冬季节垫料样本与物种关系

2．夏冬季节垫料样本物种差异分析

3．夏冬季节垫料样本比较分析

4．垫料微生物与季节因子的关联性分析

五、讨论

第三节 微生物发酵床不同发酵程度细菌多样性

一、概述

二、研究方法

1．发酵床不同发酵等级样本采集

2．宏基因组高通量测序和数据质控

三、发酵床垫料微生物宏基因组测定

1．测序数据统计

2．多样性指数分析

四、微生物发酵床不同发酵等级垫料样本物种组成分析

1．共有种类分析

2．微生物发酵床不同等级垫料细菌门群落组成分析

3．微生物发酵床不同等级垫料细菌科群落组成分析

4．微生物发酵床不同等级垫料细菌属群落组成分析

五、微生物发酵床不同发酵等级垫料样本与物种关系

1．热图分析

2．不同发酵等级垫料样本物种差异分析

3．不同发酵等级垫料样本比较分析

4．垫料微生物与发酵等级的关联性分析

六、讨论

第四节 微生物发酵床垫料不同深度细菌多样性

一、概述

二、研究方法

1．发酵床不同深度垫料样本采集

2．宏基因组高通量测序与数据分析

三、垫料微生物组分析

1．测序数据统计

2．多样性指数分析

四、微生物发酵床不同深度垫料样本物种分析

1．微生物发酵床不同深度垫料样本物种组成分析

2．微生物发酵床不同深度垫料样本与物种关系

3．微生物发酵床不同深度垫料物种差异分析

4．微生物发酵床不同深度垫料样本比较分析

5．垫料微生物与深度的关联性分析

五、讨论

第五节 微生物发酵床猪粪降解过程细菌多样性

一、概述

二、研究方法

1．发酵床猪粪垫料样本采集及垫料理化性质测定

2．HPLC测定垫料和粪便中的粪臭素含量

3．宏基因组高通量测序

三、发酵床垫料的理化性质

四、发酵床垫料的高通量测序

五、微生物发酵床细菌群落多样性

六、讨论

第四章 养猪饲料发酵床微生物组多样性

第一节 饲料发酵床不同深度垫料细菌分类阶元群落分化

一、概述

二、不同深度垫料细菌微生物结构

三、不同深度垫料细菌门菌群分化

四、不同深度垫料细菌纲菌群分化

五、不同深度垫料细菌目菌群分化

六、不同深度垫料细菌科菌群分化

七、不同深度垫料细菌属菌群分化

八、不同深度垫料细菌种菌群分化

九、讨论

第二节 饲料发酵床细菌属微生物组垂直分布特征

一、概述

二、细菌属垫料垂直分布优势菌群

三、细菌属垫料垂直分布生境相关性

四、细菌属垫料垂直分布生境多样性

五、细菌属垫料垂直分布生境生态位宽度

六、细菌优势属垫料垂直分布生境生态位重叠

七、细菌属垫料垂直分布亚群落分化

八、讨论

第三节 饲料发酵床芽胞杆菌垂直分布特征

一、概述

二、芽胞杆菌种类鉴定

1．芽胞杆菌属检测

2．芽胞杆菌种检测

3．乳杆菌属种类检测

三、芽胞杆菌种群结构

1．芽胞杆菌种群结构

2．乳杆菌种群结构

四、饲料发酵床生境相关性

1．基于芽胞杆菌饲料发酵床生境相关性

2．基于乳杆菌饲料发酵床生境相关性

五、饲料发酵床生境生态位宽度与重叠

1．基于芽胞杆菌饲料发酵床生境生态位宽度与重叠

2．基于乳杆菌饲料发酵床生境生态位宽度与重叠

六、芽胞杆菌种群饲料发酵床生境垂直分布生态学特征

1．芽胞杆菌种群的数量分布

2．芽胞杆菌种群生境相关性

3．芽胞杆菌种群多样性指数

4．芽胞杆菌种群生态位宽度

5．芽胞杆菌种群生态位重叠

6．芽胞杆菌种群主成分分析

7．芽胞杆菌种群亚群落分化

七、讨论

第四节 饲料发酵床对猪重要细菌性病原的抑制作用

一、概述

二、主要猪细菌性病原的特性

三、饲料发酵床猪细菌性病原菌检测

四、饲料发酵床检出的猪细菌性病原种类分布动态

1．红斑丹毒丝菌（Erysipelothrix rhusiopathiae）

2．大肠杆菌（Escherichia coli）

3．副猪嗜血杆菌（Haemophilus parasuis）

4．猪链球菌（Streptococcus suis）

五、饲料发酵床检测出的猪病细菌属分布动态

1．猪病原细菌属检测

2．放线菌属

3．梭菌属

4．假单胞菌属

5．葡萄球菌属

6．密螺旋体属

六、讨论

1．关于未检测到猪重要细菌性病害的讨论

2．关于猪丹毒丝菌的讨论

3．关于猪大肠杆菌的讨论

4．关于副猪嗜血杆菌的讨论

5．关于假单胞杆菌的讨论

6．关于葡萄球菌的讨论

7．关于密螺旋体的讨论

第五章 发酵床猪肠道与皮毛微生物组多样性

第一节 不同养猪模式猪肠道微生物组异质性

一、概述

1．猪肠道微生物菌群的功能

2．猪肠道微生物菌群的多样性

3．营养对猪肠道微生物的调控

4．肠道微生物菌群对猪病发生的影响

5．不同养殖模式对猪肠道微生物的影响

二、饲料发酵床与传统养猪肠道微生物组比较

1．细菌门水平

2．细菌纲水平

3．细菌目水平

4．细菌科水平

5．细菌属水平

6．细菌种水平

三、饲料发酵床与传统养殖猪肠道菌群生态学特性

1．肠道菌群优势种比较

2．微生物组多样性分析

3．猪肠道菌群生态位分析

四、饲料发酵床与传统养猪肠道病原菌组成结构

1．肠道病原检测

2．猪病原菌细菌种类在肠道中的分布

3．猪病原细菌属在肠道中的分布

五、讨论

第二节 不同养猪模式猪皮毛菌群微生物组异质性

一、概述

1．动物皮肤物理屏障

2．皮肤微生物组研究

3．动物皮肤生理学研究

4．动物皮肤的微生物多样性与组成

5．动物皮肤微生物组异质性

6．饲料发酵床养猪对猪皮毛微生物组的影响

二、饲料发酵床与传统养殖猪皮毛微生物组比较

1．发酵床猪皮毛、猪肠道、垫料环境微生物组测序比较

2．发酵床与传统养殖猪皮毛共有细菌菌群比较

3．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌门群落分布比较

4．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌纲群落分布比较

5．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌目群落分布比较

6．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌科群落分布比较

7．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌属群落分布比较

8．发酵床与传统养殖猪皮毛细菌种群落分布比较

三、饲料发酵床与传统养殖猪皮毛菌群生态学特性比较

1．猪皮毛菌群优势种比较

2．微生物组多样性分析

3．猪皮毛菌群生态位分析

四、饲料发酵床与传统养殖猪皮毛病原菌组成结构

1．猪皮肤携带猪病原菌的检测

2．发酵床与传统养殖猪皮毛携带猪病原菌的分布

3．发酵床与传统养殖猪皮毛梭菌的分布

4．发酵床与传统养殖猪皮毛假单胞菌的分布

5．发酵床与传统养殖猪皮毛病原同属细菌的分布

五、讨论

第六章 养牛原位发酵床微生物组多样性

第一节 概述

一、牛发酵床的制作与应用

1．发酵床养牛牛舍的建造

2．养牛发酵床垫料的制作

3．养牛发酵床的维护管理

4．发酵床养牛的好处

5．发酵床养牛技术的缺点

二、养牛发酵床垫料二次发酵回用技术

三、养牛发酵床防病效果研究

四、养牛发酵床微生物菌群研究

1．发酵床犊牛养殖的意义

2．以纤维素降解率为主要指标

3．发酵床养牛饲养密度模拟试验

4．垫料细菌多样性分析

五、发酵床对养牛污染治理的作用

1．肉牛发酵床污染治理

2．异位发酵床技术在青海牛羊屠宰企业粪污处理方面的应用

3．发酵床养牛环境指标检测

六、发酵床养牛生长性能比较

1．发酵床对牛泌乳性能的影响

2．发酵牛床健康养殖技术集成及应用

3．发酵床养猪垫料饲喂育肥牛效果

第二节 养牛原位发酵床细菌群落研究方法

一、养牛发酵床垫料细菌多样性的研究方法

1．采集地点

2．宏基因组测序

3．养牛发酵床垫料微生物群落测序

二、养牛发酵床不同牧场细菌微生物组异质性的研究方法

1．样本采集方法

2．细菌微生物组分析

3．测序数据量合理性检验

三、养牛发酵床垫料细菌微生物组垂直分布异质性的研究方法

1．样本采集方法

2．细菌微生物组分析

3．测序数据量合理性检验

4．芽胞杆菌垂直分布特征

四、养牛发酵床垫料湿度对细菌微生物组影响的研究方法

1．样本采集方法

2．细菌微生物组分析

3．测序数据量合理性检验

第三节 不同牧场养牛发酵床细菌微生物组异质性

一、养牛发酵床细菌门菌群异质性

1．不同牧场细菌门组成

2．不同牧场细菌门相关性与多样性

3．不同牧场细菌门优势菌群差异性

4．不同牧场细菌门聚类分析

二、养牛发酵床细菌纲菌群异质性

1．不同牧场细菌纲组成

2．不同牧场细菌纲相关性与多样性

3．不同牧场细菌纲优势菌群差异性

4．不同牧场细菌纲聚类分析

三、养牛发酵床细菌目菌群异质性

1．不同牧场细菌目组成

2．不同牧场细菌目相关性与多样性

3．不同牧场细菌目优势菌群差异性

4．不同牧场细菌目聚类分析

四、养牛发酵床细菌科菌群异质性

1．不同牧场细菌科组成

2．不同牧场细菌科相关性与多样性

3．不同牧场细菌科优势菌群差异性

4．不同牧场细菌科聚类分析

五、养牛发酵床细菌属菌群异质性

1．不同牧场细菌属组成

2．不同牧场细菌属相关性与多样性

3．不同牧场细菌属优势菌群差异性

4．不同牧场细菌属聚类分析

六、养牛发酵床细菌种菌群异质性

1．不同牧场细菌种组成

2．不同牧场细菌种相关性与多样性

3．不同牧场细菌种优势菌群差异性

4．不同牧场细菌种聚类分析

七、讨论

第四节 养牛发酵床细菌微生物组垂直分布异质性

一、概述

二、不同垫料深度细菌菌群统计

三、不同垫料深度细菌菌群结构

四、细菌属垂直分布优势种

五、基于细菌属垂直分布的垫料生境相关性

六、基于细菌属垂直分布的垫料生境多样性

七、基于细菌属垂直分布的垫料生境生态位宽度

八、基于细菌优势属垂直分布的垫料生境生态位重叠

九、养牛发酵床垂直分布垫料生境细菌属亚群落分化

十、讨论

第五节 养牛发酵床垫料芽胞杆菌垂直分布异质性

一、概述

二、芽胞杆菌种类鉴定

三、芽胞杆菌种群结构

四、基于芽胞杆菌的养牛发酵床垫料生境的相关性

五、基于芽胞杆菌的养牛发酵床垫料生境的多样性

六、芽胞杆菌种群生态位宽度

七、芽胞杆菌种群生态位重叠

八、芽胞杆菌亚群落分化

九、讨论

第六节 养牛发酵床垫料湿度对细菌微生物组的影响

一、概述

二、不同湿度垫料细菌微生物组共有种类统计

三、不同湿度垫料细菌菌群结构

四、不同湿度垫料优势细菌菌群

1．细菌门水平

2．细菌纲水平

3．细菌目水平

4．细菌科水平

5．细菌属水平

6．细菌种水平

五、不同湿度细菌属亚群落分布

1．不同湿度垫料生境细菌属相关性

2．不同湿度垫料生境细菌属多样性

3．不同湿度垫料生境细菌属生态位宽度

4．不同湿度垫料生境细菌属生态位重叠

5．不同湿度垫料生境细菌属亚群落分化

六、讨论

第七章 养羊原位发酵床微生物组多样性

第一节 概述

一、养羊原位发酵床除臭技术

二、养羊原位发酵床的技术优势

三、养羊异位发酵床技术进展

第二节 养羊原位发酵床细菌种群宏基因组检测

一、概述

二、发酵床细菌分类阶元数量

第三节 养羊原位发酵床垫料细菌门菌群异质性

一、发酵床细菌门组成

二、发酵床细菌门共有种类和独有种类

三、发酵床细菌门优势菌群差异性

四、发酵床细菌门菌群聚类分析

第四节 养羊原位发酵床垫料细菌纲菌群异质性

一、发酵床细菌纲组成

二、发酵床细菌纲共有种类和独有种类

三、发酵床垫料发酵细菌纲多样性指数变化

四、发酵床细菌纲优势菌群差异性

五、发酵床细菌纲菌群聚类分析

第五节 养羊原位发酵床垫料细菌目菌群异质性

一、发酵床细菌目组成

二、发酵床细菌目共有种类和独有种类

三、垫料发酵过程细菌目优势菌群的变化

四、发酵床细菌目优势菌群差异性

五、发酵床细菌目菌群聚类分析

第六节 养羊原位发酵床垫料细菌科菌群异质性

一、发酵床细菌科组成

二、发酵床细菌科共有种类和独有种类

三、垫料发酵过程细菌科优势菌群的变化

四、发酵床细菌科优势菌群差异性

五、发酵床细菌科菌群聚类分析

第七节 养羊原位发酵床垫料细菌属菌群异质性

一、发酵床细菌属组成

二、发酵床细菌属共有种类和独有种类

三、垫料发酵过程细菌属优势菌群的变化

四、发酵床细菌属优势菌群差异性

五、发酵床细菌属菌群聚类分析

第八节 养羊原位发酵床垫料细菌种菌群异质性

一、发酵床细菌种组成

二、发酵床细菌种共有种类和独有种类

三、垫料发酵过程细菌种优势菌群的变化

四、发酵床细菌种优势菌群差异性

五、发酵床细菌种菌群聚类分析

第八章 异位发酵床微生物组多样性

第一节 异位发酵床微生物组研究

一、样本采集与数据分析

1．样本采集

2．宏基因组测定

3．数据分析

4．稀释曲线

5．多样性指数

6．分类学分析

7．Shannon-Wiener曲线

8．OTU分布Venn图

9．群落热图

10．群落结构组分图

11．单样本多级物种组成图

12．分类学系统组成树

13．PCA

14．PCoA

15．基于Beta多样性距离的非度量多维尺度分析（NMDS）

16．多样本相似度树状图

17．基于UniFrac的PCoA

18．基于UniFrac的聚类树分析

二、微生物种类多样性分析

1．细菌种类多样性分析

2．真菌种类多样性分析

三、微生物种类稀释曲线分析

1．细菌种类稀释曲线分析

2．真菌种类稀释曲线分析

四、微生物种类热图分析

1．细菌种类热图分析

2．真菌种类热图分析

五、微生物种类成分分析

1．微生物种类主成分分析（PCA）

2．微生物种类主坐标分析（PCoA）

3．基于Beta多样性距离的非度量多维尺度分析（NMDS）

六、异位发酵床细菌丰度结构

七、微生物种类韦恩图分析

1．细菌种类韦恩图数据采集

2．真菌种类Venn图数据采集

第二节 异位发酵床细菌群落多样性

一、细菌群落数量（read）分布多样性

1．细菌门数量（read）分布结构

2．细菌纲数量（read）分布结构

3．细菌目数量（read）分布结构

4．细菌科数量（read）分布结构

5．细菌属数量（read）分布结构

6．细菌种数量（read）分布结构

二、细菌群落种类（OTU）分布多样性

1．细菌门种类分布结构

2．细菌纲种类分布结构

3．细菌目种类分布结构

4．细菌科种类分布结构

5．细菌属种类分布结构

6．细菌种种类分布结构

三、细菌相对丰度分布多样性

1．细菌门相对丰度分布结构

2．细菌纲种类相对丰度分布多样性

3．细菌目种类相对丰度分布多样性

4．细菌科种类相对丰度分布多样性

5．细菌属种类相对丰度分布多样性

6．细菌种种类相对丰度分布多样性

参考文献