Khởi động dự án hệ vi sinh vật đường ruột trong dạ dày bò
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hohenheim đang nghiên cứu dạ dày bò nhân tạo và công nghệ cao / phát hiện cho phép động vật khỏe mạnh hơn được cho ăn có mục tiêu hơn. Trung bình mỗi ngày một con bò tiêu thụ 18kg thức ăn. Nhưng để có thể hấp thụ chất dinh dưỡng từ lượng thức ăn này, động vật cần sự trợ giúp của hàng triệu vi khuẩn chuyên biệt cao khác nhau cư trú trong dạ dày và đường tiêu hóa. Một sự hợp tác nghiên cứu giữa các nhà khoa học về dinh dưỡng động vật và vi sinh tại Đại học Hohenheim ở Stuttgart đang nghiên cứu cách thức vi khuẩn giải phóng các chất dinh dưỡng có giá trị từ khối thực vật kháng bệnh. Trọng tâm của nghiên cứu là vi khuẩn Prevotella spp., chiếm tới 40% vi khuẩn trong dạ cỏ. Quỹ nghiên cứu Đức DFG đang tài trợ cho toàn bộ dự án với tổng số tiền 450.000 euro. Điều này làm cho nó trở thành một trong những đối tượng nghiên cứu nặng ký tại Đại học Hohenheim.
Động vật nhai lại như gia súc phải lấy tinh bột, protein, vitamin và khoáng chất từ thức ăn thực vật. Để giúp chúng làm được điều này, vi khuẩn chuyên biệt cao hoạt động hết tốc lực trong dạ cỏ, phần lớn nhất trong dạ dày của bò. Nhà vi trùng học và chuyên gia dinh dưỡng động vật Jun.-Prof giải thích: “Thành tựu đặc biệt của con bò là thu được protein từ thức ăn hoàn toàn có nguồn gốc thực vật”. Tiến sĩ Jana Seifert.
Theo Jun. Prof. Tiến sĩ Seifert và đồng nghiệp của cô là Giáo sư Tiến sĩ. Julia Fritz-Steuber, vi khuẩn Prevotella đóng một vai trò quan trọng. “Vì Prevotella chiếm tỷ lệ lớn vi khuẩn trong dạ cỏ nên chúng tôi cho rằng nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc sử dụng thức ăn. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa biết chính xác Prevotella lấy năng lượng từ thức ăn như thế nào,” Giáo sư Tiến sĩ John tóm tắt. Fritz-Steuber tóm tắt mục tiêu của dự án.
Trong dự án liên khoa, hai nhà vi trùng học đang làm việc cùng nhau để điều tra xem vi khuẩn phân hủy chất nào và chất protein nào được tạo thành từ chúng. Giáo sư Tiến sĩ John C. cho biết: “Để làm được điều này, chúng tôi cung cấp cho vi khuẩn nhiều chất khác nhau và xem những chất nào nó hấp thụ”. Fritz Steuber.
Thử nghiệm ăn uống để tìm vi khuẩn
Cách tiếp cận này nghe có vẻ đơn giản đến bất ngờ nhưng lại đòi hỏi công nghệ vi sinh phức tạp. Đó là lý do tại sao hai nhà khoa học đã phân chia công việc. Giáo sư Tiến sĩ. Fritz-Steuber, một chuyên gia về vi sinh ở cấp độ tế bào, phát triển vi khuẩn Prevotella trong phòng thí nghiệm và sau đó cung cấp cho chúng các chất dinh dưỡng khác nhau có trong thức ăn bò. Sau khi vi khuẩn được phân lập khỏi môi trường thông thường, nhà khoa học có thể hiểu chính xác những chất mà Prevotella sử dụng. “Chúng tôi biết từ các nghiên cứu về bộ gen của Prevotella rằng vi khuẩn này có thể sử dụng nhiều loại chất dinh dưỡng. Nhưng cho đến nay chúng tôi vẫn chưa thể hiểu được cái nào cuối cùng sử dụng nó và cái nào không.”
Từ khối xây dựng riêng lẻ đến toàn bộ chuỗi tái chế
Những phát hiện từ GS.TS. Các thí nghiệm của Fritz-Steuber đã phát triển Jun.-Prof. Tiến sĩ Tiếp tục xà phòng. Tuy nhiên, nó để lại vi khuẩn Prevotella trong dịch dạ cỏ. “Cuối cùng, chúng tôi cũng muốn tính đến ảnh hưởng của các thành phần khác của dịch dạ cỏ đến hoạt động của Prevotella.”
Trong một bước tiếp theo, Jun.-Prof. Tiến sĩ Nó còn gần giống với thực tế hơn trong dạ dày bò: nó lặp lại thử nghiệm ăn uống trong một mô hình cơ học của dạ cỏ. Mô hình mô phỏng các chuyển động của dạ cỏ, đảm bảo rằng chất chứa trong nó được trộn liên tục bằng cách thường xuyên căng các cơ khác nhau.
Jun.-Prof cho biết: “Chúng tôi chọn ra một chi tiết từ chuỗi xử lý trong dạ dày gia súc, phóng to và kiểm tra nó rồi tích hợp thông tin thu được vào bức tranh tổng thể”. Tiến sĩ Seifert.
Cơ sở cốt lõi mới cung cấp quyền truy cập vào công nghệ mới nhất
Giáo sư Tiến sĩ. Fritz-Steuber nhấn mạnh tầm quan trọng của các thiết bị phân tích mạnh mẽ đối với công việc của cô. "Chúng tôi muốn phóng to dạ cỏ và nhờ các thiết bị hiện đại, kính ngày càng trở nên mịn hơn." Những thiết bị này đã có sẵn từ đầu năm tại cơ sở cốt lõi mới tại Đại học Hohenheim, nơi nhân viên từ khắp nơi phạm vi sử dụng của các môn học.
Ngoài ra, các nhà vi trùng học ở đó đang làm việc với máy quang phổ khối mới: nó cho phép họ phân tích protein và các chất khác mà vi sinh vật trong dạ dày bò tạo ra trong quá trình tiêu hóa. Giáo sư Tiến sĩ John C. cho biết: “Loại nghiên cứu này cực kỳ dựa trên công nghệ và sẽ không thể thực hiện được nếu không có thiết bị quy mô lớn như vậy”. Fritz Steuber.
Hiểu rõ hơn để có dạ dày bò khỏe mạnh hơn
Mức phóng đại cao hơn tiếp theo, toàn bộ con bò, không còn được chiếu sáng trong thí nghiệm nữa. “Chúng tôi thực hiện nghiên cứu cơ bản. Để sử dụng các kết quả của chúng tôi trong dinh dưỡng vật nuôi, trước tiên chúng phải được phát triển hơn nữa trong các thử nghiệm cho ăn,” Jun.-Prof cho biết. Tiến sĩ Seifert.
Một bước phát triển xa hơn như vậy có thể là kích thích hoạt động và số lượng của vi khuẩn Prevotella hoặc sự hình thành một số chất tăng cường sức khỏe của vi khuẩn thông qua việc cho ăn một số chất nhất định. Các nhà khoa học hy vọng rằng điều này có thể tăng cường sức khỏe trong dạ cỏ và dẫn đến việc sử dụng thức ăn hiệu quả hơn.
Các mẫu từ dạ cỏ nhờ vào đường rò
Nhờ những con bò có lỗ rò tại Đại học Hohenheim, các nhà khoa học có thể dễ dàng lấy được dịch dạ cỏ mà họ cần: lỗ rò, một đường dẫn nhân tạo vào dạ cỏ, có thể được tháo ra để lấy mẫu từ nó. Năm con bò Jersey trong chuồng ngựa của trường đại học được trang bị lối đi như vậy làm bằng nhựa đệm.
Không giống như các phương pháp lấy mẫu khác, phương pháp này không gây đau đớn hoặc căng thẳng cho bò và tránh việc phải giết mổ động vật để đánh giá chất chứa trong dạ dày.
Bối cảnh: “Tương tác giữa việc bảo tồn năng lượng lên men và hô hấp ở vi khuẩn dạ cỏ Prevotella spp.”
Các khoa nông nghiệp và khoa học tự nhiên đang hợp tác chặt chẽ với nhau trong dự án “Tương tác giữa bảo tồn năng lượng lên men và hô hấp ở vi khuẩn dạ cỏ Prevotella spp”. Bộ môn Vi sinh tế bào của GS.TS. Fritz-Steuber và cấp dưới được trao tặng chức giáo sư “Tương tác vi sinh vật đường ruột-thức ăn” từ Jun.-Prof. Tiến sĩ Seifert mỗi người sẽ nhận được 225.000 euro từ Quỹ Nghiên cứu Đức. Dự án bắt đầu vào tháng 2017 năm 3 và dự kiến kéo dài XNUMX năm.
Bối cảnh: Nghiên cứu đối thủ nặng ký
Các nhà khoa học tại Đại học Hohenheim đã nhận được 29,5 triệu euro tài trợ của bên thứ ba cho nghiên cứu và giảng dạy vào năm 2016. Chuỗi “Nghiên cứu hạng nặng” trình bày các dự án nghiên cứu xuất sắc với khối lượng tài chính ít nhất là 250.000 euro cho nghiên cứu công cụ hoặc 125.000 euro cho nghiên cứu phi công cụ.
