Микробиом рубца молодняка крупного рогатого скота, получавшего пищевые добавки с медью и травой полыни: состав и функциональный профиль
DOI:
https://doi.org/10.28983/asj.y2024i1pp96-105Ключевые слова:
микробиом, бактерии, рубец, биоразнообразие, жвачные, медь, трава полыниАннотация
Исследование направлено на изучение таксономического состава микробиоты рубца in vivo при дополнительном включении травы полыни и микроэлемента меди в рацион крупного рогатого скота. В этом исследовании трава полыни, природный источник фитобиотических веществ, улучшающих пищеварение, и биоплекс меди представлены в качестве кормовой добавки. Контрольная группа получала основной рацион (ОР), I опытная группа – ОР + полынь (2,0 г/кг СВ); II опытная группа – ОР + Cu (5,0 мг/кг СВ); III опытная группа – ОР + полынь (2,0 г/кг СВ) + Cu (5,0 мг/кг СВ). В исследованиях использовали бычков (4 гол.) породы казахская белоголовая в возрасте 14 месяцев, живой массой 360–380 кг. Исследования проводили методом латинского квадрата 4?4. После 60 дней приема добавок геномную ДНК извлекали из рубцовой жидкости и готовили для секвенирования 16S рРНК-гена, чтобы охарактеризовать состав микробиоты рубца. Результаты показали, что кормовые добавки действительно изменяли микробиом рубца телят. Индекс разнообразия Шеннона (p?0,05) показал значительную разницу между группами. Микробиота рубца телят, в рацион которых вводили траву полыни и композицию веществ травы полыни и медь, отличалась более высоким разнообразием по сравнению с телятами, которых кормили медью (промежуточное альфа-разнообразие), и контрольной группой. Были идентифицированы дифференцированно распространенные таксоны: Bacteroidales, Lachnospiraceae, Ruminococcaceae, Firmicutes (p?0,05). Дополнительное включение меди показало, что из двенадцати родов, характеризующихся дифференциальным изобилием, количество некультивируемых бактерий Firmicutes (p?0,05) было наиболее дифференцированным в рубце по сравнению с контролем. Включение композиции травы полыни и меди показало разницу в количестве некультивируемых бактерий Bacteroidales в сторону увеличения на 12,7 % (p?0,05) по сравнению с контролем. Также в этой группе отмечено увеличение обилия представителей семейства Candidatus Saccharibacteria. Впервые описаны изменения таксономического состава микробиома рубца на фоне комбинированного использования растительных препаратов и минеральных веществ.
Скачивания
Библиографические ссылки
Jami E., White B. A., Mizrahi I. Potential role of the bovine rumen microbiome in modulating milk composition and feed efficiency. PLoS ONE. 2014;9(1):e85423. pmid:24465556.
Morgavi D. P., Kelly W. J., Janssen P. H., Attwood G. T. Rumen microbial (meta)genomics and its application to ruminant production. Animal. 2013;7(s1):184–201. pmid:23031271.
Khafipour E., Li S., Plaizier J. C., Krause D. O. Rumen microbiome composition determined using two nutritional models of subacute ruminal acidosis. Applied and Environmental Microbiology. 2009;75(22):7115–24. pmid:19783747.
Morgan X. C., Huttenhower C., Butler R., Choudhuri J., Chuang H. Chapter 12: Human Microbiome Analysis. PLoS Computational Biology. 2012;8(12):e1002808. pmid:23300406.
Chaucheyras-Durand F., Ossa F. Review: The rumen microbiome: Composition, abundance, diversity, and new investigative tools. Professional Animal Scientist. 2014;30(1):1–12.
Klindworth A., Pruesse E., Schweer T., Peplies J., Quast C., Horn M. Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and next-generation sequencing-based diversity studies. Nucleic Acids Research. 2013;41(1):e1. pmid:22933715.
Joshua C., McCann T. A. W., Loor J. J. High-throughput Methods Redefine the Rumen Microbiome and Its Relationship with Nutrition and Metabolism. Bioinformatics and Biology Insights. 2014;(8):109–125. pmid:24940050.
AЯhauer K. P., Meinicke P. On the estimation of metabolic profiles in metagenomics; 2013. Available from: http://drops.dagstuhl.de/opus/volltexte/2013/4238/.
Langille M. G. I., Zaneveld J., Caporaso J. G., McDonald D., Knights D., Reyes J. A. Predictive functional profiling of microbial communities using 16S rRNA marker gene sequences. Nature Biotechnology. 2013;31(9):814–821. pmid:23975157.
Petri R. M., Schwaiger T., Penner G. B., Beauchemin K. A., Forster R. J., McKinnon J. J. Characterization of the Core Rumen Microbiome in Cattle during Transition from Forage to Concentrate as Well as during and after an Acidotic Challenge. PLoS ONE. 2013;8(12):e83424. pmid:24391765.
Thoetkiattikul H., Mhuantong W., Laothanachareon T., Tangphatsornruang S., Pattarajinda V., Eurwilaichitr L. Comparative analysis of microbial profiles in cow rumen fed with different dietary fiber by tagged 16S rRNA gene pyrosequencing. Current Microbiology. 2013;67(2):130–137. pmid:23471692.
Golder H. M., Denman S. E., McSweeney C., Wales W. J., Auldist M. J., Wright M. M. Effects of partial mixed rations and supplement amounts on milk production and composition, ruminal fermentation, bacterial communities, and ruminal acidosis. Journal of Dairy Science. 2014;97(9):5763–5785. pmid:24997657.
Long M., Feng W. J., Li P., Zhang Y., He R. X., Yu L. H. Effects of the acid-tolerant engineered bacterial strain Megasphaera elsdenii H6F32 on ruminal pH and the lactic acid concentration of simulated rumen acidosis in vitro. Research in Veterinary Science. 2014;96(1):28–29. pmid:24360648 .
Таксономическая и функциональная характеристика микробиоты рубца лактирующих коров под влиянием пробиотика целлобактерина+ / Е. А. Йылдырым [и др.]. Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 6. С. 1204–1219. [Yildirym E. A., Laptev G.Yu., Ilyina L. A., Dunyashev T. P., Tyurina D. G., Filippova V. A., Brazhnik E. A., Tarlavin N. V., Dubrovin A. V., Novikova N. I., Soldatova V. V., Zaitsev S. Yu. Taxonomic and functional characteristics of the rumen microbiota of lactating cows under the influence of the probiotic cellobacterin+. Agricultural Biology. 2020;55(6):1204–1219].
Nisbet D. J., Callaway T. R., Edrington T. S., Anderson R. C., Krueger N. Effects of the Dicarboxylic Acids Malate and Fumarate on E. coli O157:H7 and Salmonella enterica Typhimurium Populations in Pure Culture and in Mixed Ruminal Microorganism Fermentations. Current Microbiology. 2009;58(5):488–492. pmid:19194750.
De Nardi R., Marchesini G., Li S., Khafipour E., Plaizier K. J. C., Gianesella M. Metagenomic analysis of rumen microbial population in dairy heifers fed a high grain diet supplemented with dicarboxylic acids or polyphenols. BMC Veterinary Research. 2016;12(1):29. pmid:26896166.
Шейда Е. В. Изучение влияния различных добавок на ферментативные процессы в рубце и таксономический состав микробиома // Аграрный вестник Урала. 2022. № 3(218). С. 72–82. [Sheyda E. V. Study of the influence of various additives on enzymatic processes in the rumen and the taxonomic composition of the microbiome. Agrarian Bulletin of the Urals. 2022;3(218):72–82].
Влияние растительных экстрактов на метагеном рубца / Ш. Г. Рахматуллин [и др.]. Животноводство и кормопроизводство. 2021. Т. 104. № 3. С. 94–103. [Rakhmatullin Sh. G., Nurzhanov B. S., Duskaev G. K., Kvan O. V., Sheyda E. V. Effect of plant extracts on the rumen metagenome. Livestock and Feed Production. 2021;104(3): 94–103].
Лекарственные растения и их применение в животноводстве: учебное пособие / В. А. Сечин [и др.]. Оренбург, 2006. 312 с. [Sechin V. A., Karakulev V. V., Gromov A. A., Zhukov A. P., Samoilov K. N., Panteleev A. P. Medicinal plants and their use in animal husbandry: textbook. Orenburg; 2006. 312 p.].
Faulkner M. J., Wenner B. A., Solden L. M., Weiss W. P. Source of supplemental dietary copper, zinc, and manganese affects fecal microbial relative abundance in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science. 2017;100(2):1037–1044. pmid:27988129.
Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных / А. П. Калашников [и др.]. М., 2003. 3-е изд. 456 с. [Kalashnikov A. P., Fisinin V. I., Shcheglov V. V., Kleimenova N. I. Norms and rations for feeding farm animals. M.; 2003. 3rd ed. 456 p.
Zhang J., Kobert K., Flouri T., Stamatakis A.PEAR: A fast and accurate Illumina Paired-End reAd merger. Bioinformatics. 2014;30(5): 614–620 (doi: 10.1093/bioinformatics/btt593).
Shannon C. A Mathematical Theory of Communication. The Bell System Technical Journal. 1948;379–427.
Simpson E. H. Measurement of diversity. Nature. 1949;163:688.
Mao S., Zhang M., Liu J., Zhu W. Characterising the bacterial microbiota across the gastrointestinal tracts of dairy cattle: membership and potential function. Scientific Reports. 2015;5(April):16116. pmid:26527325.
Jami E., Israel A., Kotser A., Mizrahi I. Exploring the bovine rumen bacterial community from birth to adulthood. The ISME Journal. 2013;7(6):1069–79. pmid:23426008.
Popova M., McGovern E., McCabe M. S., Martin C., Doreau M., Arbre M. The structural and functional capacity of ruminal and cecal microbiota in growing cattle was unaffected by dietary supplementation of linseed oil and nitrate. Frontiers in Microbiology. 2017;8(MAY):937. pmid:2859676.
Kafantaris I., Kotsampasi B., Christodoulou V., Kokka E., Kouka P., Terzopoulou Z. Grape pomace improves antioxidant capacity and faecal microflora of lambs. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2017;101(5):e108–e121. pmid:27753147.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Аграрный научный журнал
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
