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アイテム
新生子牛における成牛ルーメン微生物の早期定着技術とその有用性に関する研究
https://az.repo.nii.ac.jp/records/3335
https://az.repo.nii.ac.jp/records/333554016c4c-80c9-4e1d-b5d0-28bce12d5a79
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2013-02-28 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | 新生子牛における成牛ルーメン微生物の早期定着技術とその有用性に関する研究 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Studies on the technique and its usefulness for the early establishment of adult rumen microorganisms in new born calves | |||||
| 言語 | en | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | jpn | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec | |||||
| 資源タイプ | thesis | |||||
| 著者 |
北, 満夫
× 北, 満夫× Kita, Mistuo |
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| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | 酪農および肉用牛経営の規模拡大にともない、子牛の育成も集団化、多頭化してきている。そのため、より経済的で手間のかからない育成法が求められている。そのひとつが子牛を早い時期に離乳させ、固形飼料主体の飼養に移行させる方法である。この早期離乳法は、飼料費の節約と育成効果を両立させようという経営的観点から研究が積み重ねられてきている。したがって、その多くは飼料の種類や摂取量とルーメンの発達または増体量との関係に注目したものであり、ルーメン内微生物の動態に焦点をあてた研究は少ない。 筆者は、子牛の生涯の早い時期に、成牛ルーメン内微生物叢を定着させることが早期離乳を可能にし、ひいては増体促進および病原微生物の排除に役立つのではないかと考えた。そこで第一に新生子牛に成牛ルーメン液を与えて成長過程を観察するとともに、子牛ルーメン内微生物叢の変化を調べた。次いで無菌ヤギに特定のルーメン内細菌を与え、どのような細菌がどこにどのくらい定着するのかを観察した。最後に、新生子牛に成牛ルーメン液を投与した後、大腸菌で攻撃し、ルーメン液投与の効果を判定した。以下にこれらの実験の概要を説明する。 実験1. 新生子牛ルーメン微生物叢の発達と子牛の発育におよぼす成牛ルーメン液経口投与の影響 健康な成牛の新鮮ルーメン液あるいは加圧滅菌処理したルーメン液(AT-R)を、生後数時間以内の子牛に経口投与し、子牛のルーメン微生物叢および発育に与える影響を調べた。 試験方法:健康な成牛の新鮮ルーメン液を生後3日齢まで1日100ml投与した試験区1、新鮮ルーメン液を試験区1同様に与え、あわせてAT-Rを42日齢まで1日500mlづつ毎日投与した試験区2、AT-Rのみを42日間与えた試験区3、および何も与えない試験区4(対照区)を設定した。各試験区にはホルスタイン種5頭とジャージー種1頭を配した。試験牛には3日齢まで初乳を、4日齢から42日齢までは代用乳を、それぞれ体重の10%を上限として与え、43日齢で離乳させた。市販の人工乳、乾草、水は試験期間を通じて自由に摂取させた。ホルスタイン種は90日齢までルーメン内容の、その後は182日(26週)齢まで発育観察に供した。ジャージー種は10日齢で安楽殺し、ルーメン内への細菌付着状況の観察に供した。 成績:1. 45日齢までの乾物およびTDN摂取量は、対照区より試験区で有意に高かった。46-90日齢のそれには群間で差がなかった。体重は、観察終了時までに、試験区1で平均140、試験区2で130、試験区3で136kgの増体があり、いずれも対照区の平均118.2kgより大きかった。体高、体長、胸囲も対照区と比較し、ほぼ同じ成績であった。 2. 試験期間を通じて、ルーメン内乳酸菌数は対照区にくらべ、各試験区で高く推移した。試験区2および3では、Streptococcus属菌群の数が他の試験区より高く推移した。機能別細菌群のうち、乳酸利用菌数は試験期間を通じて対照区と試験区の間に差がなかった。しかしペクチンおよびキシラン分解菌、セルロース分解菌、メタン生成菌群は、子牛のルーメン内に早期に定着していることが確認された。対照区では50日齢まで、AT-Rのみを与えた試験区3では30日齢まで、ルーメン内にプロトゾアが検出されなかったのに対し、新鮮ルーメン液を投与した試験区2および3では10日齢から出現し、特に試験区3のプロトゾア数は以後も安定して試験区1より高いレベルで推移した。10日齢のジャージー種のルーメン壁を走査電子顕微鏡で観察したところ、対照区にくらべ試験区では多数の細菌が付着していた。 3. 試験区1および2のルーメンVFA濃度は、早い時期からのルーメン細菌の定着を反映して、50日齢までは対照区より高いレベルで推移した。試験区3のそれは、他の試験区より10日早く対照区の値に近づいた。組成をみると、プロピオン酸が高い比率を占めていた。 結論:新鮮ルーメン液およびAT-Rの投与はルーメン内偏性嫌気性菌の早期定着を促し、それが乾物摂取量を増加させ、結果として発育促進効果を発揮した。 実験2. 無菌ヤギの消化管内へのルーメン細菌の定着試験 実験1で、新生子牛に健康な成牛の新鮮ルーメン液を経口投与すると、成牛ルーメン微生物叢の早期確立に有効であることがわかった。そこで、このことをさらに明確に立証する目的で、無菌シバヤギに特定の単離ルーメン細菌を経口投与し、それらが消化管のどの部位にどれくらい定着するのかを調べた。 試験方法:無菌ブタの作出方法に準じ、子宮切断術で1頭のシバヤギの胎子を取り出し、改良アイソレーター内で56日間飼育した。飼料と水はすべて滅菌して与えた。この間、35日齢から5日間かけて次の9種類の細菌、S. bovis、 L. plantarum、V. alcalescens、M. elsdenii、B. fibrisolvens、P. ruminicola ss. brevis、E. faecium、R. amylophilusおよびR. albusを投与した。最初の投与後3週目に安楽殺し、ルーメン、盲腸および直腸内における定着状況を、選択培地と非選択培地で検索した。 成績:シバヤギのルーメン内pHは6.98、VFA濃度は2.59 mM/dlで、VFA組成比は健康なヤギのそれに似ていた。投与した9種類の細菌のうち、8菌種がルーメン内に定着していた。とくにS. bovis、P. ruminicola、R. amylophilus、B. fibrisolvens、L. plantarumはルーメン内で多数を占め、V. alcalescensは下部消化管内にくらべ約1,000倍の濃度で存在した。一方、M. eldeniiおよびE. faeciumはルーメン内にくらべ下部消化管で2-4倍高いレベルで定着していた。セルロース分解菌R. albusはどの部位にも定着していなかった。 結論:無菌ヤギに主要なルーメン細菌を経口投与すると、ルーメン内はもちろん、盲腸や直腸などの下部消化管にも定着する。ルーメン内のVFA濃度や構成比を調べたが、通常飼育のヤギや子牛のそれと近似していた。したがって、このシバヤギのルーメン内に定着した菌群が、子牛のVFA産生に寄与していると考えられる。 実験3. ルーメン液早期投与による、新生子牛腸管内への病原性大腸菌の定着阻止試験 新生子牛下痢症は病原性大腸菌の感染が原因で、生後0-3日以内に水様下痢便を排泄し、脱水状態となって敗血症死する。いったん牛群内に発生すると死亡、発育遅延などによる経済的損失が大きい。ワクチン接種による予防が試みられているが、血清型が多岐にわたること、免疫能が未発達な時期に発症することなどのため、必ずしもよい成績が得られていない。そこで、子牛のルーメン細菌叢を早い時期に成牛のそれに近づければ、病原大腸菌の定着を阻止できるのではないかと考え、この実験を行った。 試験方法:(1)生後48時間の無処置対照牛1頭、(2)生後24時間目にE. coli NAS-10で攻撃した1頭、(3)生後2-3時間以内にルーメン液を投与した2頭、および(4)ルーメン液投与後21時間目にE. coli NAS-10で攻撃した3頭、計4群を設定した。ここで用いたルーメン液は、採取後のろ過液を-80°Cで保存したものである。 成績:ルーメン液を投与しなかった1頭は、攻撃により見ず様下痢便を排泄し死亡した。ルーメン液投与後に攻撃した群では、軽度の軟便を排泄したものの、その後は回復した。十二指腸のE. coli NAS-10の菌数は、ルーメン液非投与の子牛より、投与した子牛で著しく低く、時間とともに増加することもなかった。被攻撃群のリンパ節、脳、心、肺、腎、肝、脾からは攻撃菌が検出されたが、ルーメン液投与後の攻撃群では検出できなかった。ルーメン液投与群およびルーメン液投与後の攻撃群では、ルーメン、十二指腸、直腸に形態的に多様な細菌が定着していた。これに対応して下部消化管のVFA濃度も対照牛にくらべて著しく高かった。 結論:新生子牛への保存ルーメン液投与は、病原性大腸菌の腸管定着を抑制することが明らかとなった。 以上の成績を総合し、次の結論を得た。 1. 新生子牛への新鮮ルーメン液の経口投与は、成牛のルーメン微生物叢の早期確立および子牛の発育促進に有効であった。 2. 無菌ヤギへのルーメン主要細菌の経口投与試験により、セルロース分解菌以外の細菌が、ルーメン内はもちろん、下部消化管内にも定着することを確認した。 3. ここで作出したノトバイオート・シバヤギは、ルーメン微生物および下部消化管の正常細菌叢と病原微生物との関係を研究するために有用な実験動物となる。 4. 新生子牛への保存ルーメン液の投与は、病原性大腸菌の腸管内定着を抑制する。 |
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| Abstract | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | It was assumed that the early establishment of rumen microorganisms in calves would be important for both the improvement of growth and the inhibition of the colonization of pathogenic bacteria in the intestinal tract. Therefore, to develop techniques for the early establishment of adult rumen microorganisms in calves, several experiments were carried out. Experiment I. Effect of oral administration to calves of fresh rumen fluid from healthy adult cattle on both the early establishment of rumen microorganisms and the improvement of growth In this experiment, calves were divided into four groups; calves administered fresh rumen fluid from healthy adult cattle within 2 to 3 hours after birth (group 1), calves administered fresh rumen fluid and autoclaved rumen fluid (AT-R) (group 2), calves administered AT-R (group 3), and non-administered control calves (group C). Oral administration of fresh rumen fluid from healthy adult cattle was effective in the early establishment of rumen microorganisms in the rumen of calves, as compared with non-administered calves. On the colonization of aerobic and facultative anaerobic bacteria in the rumen, the numbers of Lactobacillus spp. were much higher in calves in groups 1, 2, and 3 during the experimental period, as compared with the non-administered calves. The numbers of Streptococcus spp. were higher in calves in groups 2 and 3, as compared with calves in groups 1 and C. The number of Escherichia coli was lower in calves in groups 1, 2, and 3, as compared with the non-administered calves. On the development of anaerobic bacteria in the rumen, the numbers of lactate-utilizers were same in calves in both the rumen fluid administered groups and the non-administered group during the experimental period. Pectin-fermenters and xylan-fermenters, cellulolytic bacteria, and methanogenic bacteria developed early in the rumen of calves in groups 1, 2, and 3, as compared with the non-administered calves. Oral administration of fresh rumen fluid also promoted the colonization of protozoa in the rumen of calves. On the other hand, oral administration of AT-R did not promote the colonization of protozoa in calves, as compared with non-administered calves. Total volatile fatty acids (VFA) concentrations in the rumen were higher in the rumen fluid administered calves until 50 days of age, as compared with the non-administered calves. After 70 days of age, total VFA concentrations remained level at 40～50 mM in the administered calves. The total VFA concentration in the non-administered calves after 50 days of age was the same as that in the administered calves. The molar proportion of VFA in the rumen of the administered calves (groups 1, 2, and 3) was lower for acetic acid and inversely higher for propionic acid until 50 days of age, as compared with the non-administered calves. There was no difference in the molar proportion of VFA between the administered calves and the non-administered calves at 90 days of age. The intake of feed was higher in the administered calves until 90 days of age, as compared with the non-administered calves. The daily gain was significantly higher in the calves of group 1 than in the calves of the other groups. From these results, it is suggested that the oral administration of 100 ml of fresh rumen fluid for three consecutive days to new born calves was effective in both the early establishment of adult rumen microorganisms in calves and the improvement of animal growth. Experiment II. Influence of oral administration of representative rumen bacteria to a germ-free goat An experiment to investigate the influence of oral administration of major representative rumen bacteria isolated from bovine rumen to a germ- free goat was carried out. Nine species of rumen bacteria were orally administered to a germ-free goat during 35 to 39 days of age after birth. The goat administered rumen bacteria was euthanized at 60 days of age. The pH and total VFA concentration of the rumen contents of the goat were 6.98 and 25.9 mM, respectively. The numbers of Veillonella parvula and Streptococcus bovis were about 1,000 times higher in the rumen of the goat than in the lower digestive tract. Among the 9 species orally administered, S bovis, Prevotella (Bacteroides) ruminicola ss. brevis, Ruminobacter (Bacteroides) amylophilus, and Butyrivibrio fibrisolvens abundantly colonized the rumen. The oral administration of major representative rumen bacteria isolated from the rumen to a germ-free goat demonstrated that rumen bacteria, except cellulolytic bacteria, colonized not only the rumen of the goat but also the intestinal tracts. Experiment III. Effect of oral administration of fresh rumen fluid from healthy adult cattle on the ability of pathogenic Escherichia coli to colonize the digestive tract of newborn calves To confirm the usefulness of the early establishment of adult rumen microorganisms in calves, experiments were carried out to inhibit the colonization of pathogenic Escherichia coli in the digestive tract by oral administration of rumen fluid from healthy adult cattle to new born calves within 2 to 3 hours after birth. The new born calves which were not administered rumen fluid died of watery diarrhea following the administration of E. coli NAS-10 (09: K99: Sta+: LT-). On the other hand, no occurrence of diarrhea was observed in the newborn calves which were administered rumen fluid prior to the administration of E. coli NAS-10. The numbers of E. coli NAS-10 in the duodenum were markedly lower in the new born calves administered rumen fluid followed by E. coli NAS-10, as compared with the calves administered E. coli NAS-10 without rumen fluid. Morphologically, a greater variety of bacteria were observed in the rumen, duodenum and rectum of newborn calves that were administered rumen fluid as compared with non-administered calves. Furthermore, the total VFA concentration of the intestinal contents of newborn calves administered rumen fluid were much higher as compared with non-administered calves. The results obtained in this investigation showed that administration of rumen fluid to newborn calves has inhibitory effects on the colonization of pathogenic Escherichia coli in the intestinal tract. |
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| 学位名 | ||||||
| 学位名 | 博士(獣医学) | |||||
| 学位授与機関 | ||||||
| 学位授与機関名 | 麻布大学 | |||||
| 学位授与年月日 | ||||||
| 学位授与年月日 | 1998-04-09 | |||||
| 学位授与番号 | ||||||
| 学位授与番号 | 乙第372号 | |||||
| 著者版フラグ | ||||||
| 出版タイプ | AM | |||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa | |||||
