Molekularbiologische und enzymatische Untersuchungen zum Einfluss von Partikellänge und Konzentratanteil auf Parameter der fibrolytischen Pansenverdauung

Bei der Ftterung hochleistender Milchkhe bestehen groe Anforderungen an eine ausgewogene Energie- und Strukturfaserversorgung der Tiere. Um eine hohe Milchleistung und gleichzeitig stabile Pansenverhltnisse zu gewhrleisten, die sich positiv auf den ruminalen Faserabbau auswirken sollen, wird eine Optimierung der Partikellnge (PL) des Grundfutters sowie des Kraftfutter (KF)-Niveaus der Ration angestrebt. Hierzu wurden zwei Untersuchungen an Milchkhen der Rasse Deutsch-Holstein durchgefhrt.
 
 Im ersten Versuch wurden die Einflsse der Heupartikellnge (30mm und 6mm) und des KF-Niveaus (20% und 55%) der Ration auf die Aktivitt verschiedener Strke und Nicht-Strke-Polysaccharid (NSP) spaltender Enzyme, die Gesamtbakterienzahl sowie die Anzahl der drei cellulolytischen Bakterienarten, R. albus, R. flavefaciens und F. succinogenes und die Zusammensetzung der eubakteriellen Gemeinschaft in der festen und flssigen Phase der Pansendigesta vor und nach der Ftterung untersucht. Der Versuch wurde mit vier pansenfistulierten Khen nach dem Schema eines lateinischen Quadrates durchgefhrt. Die Futteraufnahme war auf 17kg TM/Tag begrenzt. Als Analysemethoden wurden die Agardiffusion, Real-time PCR und PCR-DGGE eingesetzt. 
 Auf die Enzymaktivitten waren hufiger Einflsse des KF-Niveaus als Einflsse der PL zu erkennen. Es zeigte sich, dass das geringe KF-Niveau sowohl die Aktivitt der Amylasen als auch der meisten untersuchten NSP-spaltenden Enzyme frderte und in Kombination mit den langen Partikeln vorwiegend zu den hchsten Aktivitten fhrte. Die Gesamtbakterienzahl wurde durch das hohe KF-Niveau gesteigert, womit ein Rckgang des proportionalen Anteils der untersuchten cellulolytischen Bakterienarten an der Gesamtbakterienzahl einherging. Einflsse der Rationen auf die Quantitt der drei cellulolytischen Bakterienarten, von denen F. succinogenes nur in der Flssigphase nachgewiesen werden konnte, waren nicht feststellbar. 
 Der Artenreichtum der eubakteriellen Flora erwies sich in beiden Pansenkompartimenten als relativ stabil. Insbesondere nach der Ftterung zeigte sich jedoch eine Begnstigung der quitt der Arten sowie der Diversitt nach dem Shannon- und Simpson-Index durch das geringe Kraftfutterniveau.
 Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass sich die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft im Pansen gegenber Ftterungseinflssen weitgehend resistent verhlt. Eine Beeinflussung der Quantitt verschiedener cellulolytischer Bakterienarten war selbst ber die fr die Pansenverhltnisse ungnstige Rationsgestaltung mit 55% KF und 6mm langen Heupartikeln nicht mglich. Eine Einflussnahme auf die gesamte faserabbauende Aktivitt im Pansen ber die Dit war hingegen feststellbar. Wie in vorhergehenden Studien konnte ein negativer Einfluss des hohen KF-Niveaus auf die Aktivitt NSP-spaltender Enzyme nachgewiesen werden, eine alleinige Limitierung des Faserabbaus durch die Oberflche der Heupartikel kann aufgrund der erhobenen Daten nicht vermutet werden.
 
 Ziel des zweiten Versuches war es, den Einfluss dreier verschiedener theoretischer Partikellngen (14mm, 8,1mm und 5,5mm) von Maissilage (MS) in einer Totalmischration (40% MS, 10% Heu und 50%KF) auf die Anzahl der Gesamtbakterien, der drei cellulolytischen Bakterienarten R. albus, R. flavefaciens und F. succinogenes, sowie auf die Zusammensetzung der eubakteriellen Gemeinschaft in der festen und flssigen Digesta des Pansens mittels Real-time PCR und PCR-DGGE vor und nach der Futtervorlage zu untersuchen. Die Daten wurden an vier ad libitum geftterten, pansenfistulierten Khen erhoben.
 Tendenzielle Einflsse der PL auf die eubakterielle Zellzahl konnten ermittelt werden, wobei im Falle der mittleren Hcksellnge die geringste Gesamtbakterienzahl festgestellt wurde. Numerisch fhrte die Ftterung der kurzen oder mittleren Partikel gegenber der langen Variante meist zu einer Erhhung der Ruminococcus-Zellzahl, wenngleich nur in einem Fall eine signifikante Verbesserung der R. albus-Zellzahl durch die 8,1mm Hckselung ermittelt werden konnte. Weiter war nur nach Verabreichung der mittleren Partikellnge ein Anstieg beider Ruminococcus-Arten bei gleichzeitiger Abnahme der Gesamtbakterienzahl nach der Futtervorlage festzustellen.
 Eine Quantifizierung von F. succinogenes erwies sich in beiden Pansenkompartimenten als unmglich. Der proportionale Anteil der Ruminokokken wurde durch Ftterung der mittleren PL erhht. Dies steht jedoch in wesentlichem Zusammenhang mit der verringerten Gesamtbakterienzahl infolge dieser Futtervariante. 
 Auswirkungen der PL auf die Anzahl nachweisbarer Arten waren nicht festzustellen, die Gleichverteilung der Bakterien wurde hingegen durch die lange Hckselung begnstigt. Ebenso zeigte sich, den Diversittsindizes nach Shannon und Simpson zufolge, eine hhere Diversitt der bakteriellen Flora nach Ftterung der 14,0mm Silage. 
 Fr den Erhalt einer grtmglichen Anpassungsfhigkeit der ruminalen Bakteriengemeinschaft wre somit die Ftterung langer Partikel empfehlenswert. Im Hinblick auf die Frderung cellulolytischer Bakterien scheint jedoch eine Krzung der Silage auf 8,1mm einen guten Kompromiss zu bieten. Dies steht im Einklang mit weiteren, von Zebeli (2006) im selben Versuch erhobenen Daten zur fibrolytischen Enzymaktivitt, den flchtigen Fettsure-Konzentrationen und der Futteraufnahme und Verdaulichkeit, die zum besseren Verstndnis der Ergebnisse zur Interpretation herangezogen wurden.
 

Klappentext

Bei der Fütterung hochleistender Milchkühe bestehen große Anforderungen an eine ausgewogene Energie- und Strukturfaserversorgung der Tiere. Um eine hohe Milchleistung und gleichzeitig stabile Pansenverhältnisse zu gewährleisten, die sich positiv auf den ruminalen Faserabbau auswirken sollen, wird eine Optimierung der Partikellänge (PL) des Grundfutters sowie des Kraftfutter (KF)-Niveaus der Ration angestrebt. Hierzu wurden zwei Untersuchungen an Milchkühen der Rasse Deutsch-Holstein durchgeführt.
 
 Im ersten Versuch wurden die Einflüsse der Heupartikellänge (30mm und 6mm) und des KF-Niveaus (20% und 55%) der Ration auf die Aktivität verschiedener Stärke und Nicht-Stärke-Polysaccharid (NSP) spaltender Enzyme, die Gesamtbakterienzahl sowie die Anzahl der drei cellulolytischen Bakterienarten, R. albus, R. flavefaciens und F. succinogenes und die Zusammensetzung der eubakteriellen Gemeinschaft in der festen und flüssigen Phase der Pansendigesta vor und nach der Fütterung untersucht. Der Versuch wurde mit vier pansenfistulierten Kühen nach dem Schema eines lateinischen Quadrates durchgeführt. Die Futteraufnahme war auf 17kg TM/Tag begrenzt. Als Analysemethoden wurden die Agardiffusion, Real-time PCR und PCR-DGGE eingesetzt. 
 Auf die Enzymaktivitäten waren häufiger Einflüsse des KF-Niveaus als Einflüsse der PL zu erkennen. Es zeigte sich, dass das geringe KF-Niveau sowohl die Aktivität der Amylasen als auch der meisten untersuchten NSP-spaltenden Enzyme förderte und in Kombination mit den langen Partikeln vorwiegend zu den höchsten Aktivitäten führte. Die Gesamtbakterienzahl wurde durch das hohe KF-Niveau gesteigert, womit ein Rückgang des proportionalen Anteils der untersuchten cellulolytischen Bakterienarten an der Gesamtbakterienzahl einherging. Einflüsse der Rationen auf die Quantität der drei cellulolytischen Bakterienarten, von denen F. succinogenes nur in der Flüssigphase nachgewiesen werden konnte, waren nicht feststellbar. 
 Der Artenreichtum der eubakteriellen Flora erwies sich in beiden Pansenkompartimenten als relativ stabil. Insbesondere nach der Fütterung zeigte sich jedoch eine Begünstigung der Äquität der Arten sowie der Diversität nach dem Shannon- und Simpson-Index durch das geringe Kraftfutterniveau.
 Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass sich die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft im Pansen gegenüber Fütterungseinflüssen weitgehend resistent verhält. Eine Beeinflussung der Quantität verschie…