сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
ГРНТИ 68.03 Сельскохозяйственная биология
Приведены результаты сравнительного анализа микробиоты рубца четырех групп дойных коров холмогорской породы татарстанского типа, принадлежащих ООО «Агрофирма Рассвет» Кукморского района Республики Татарстан. Первая группа животных являлась контрольной, а вторая, третья и четвертая – опытными. Животные контрольной группы получали основной хозяйственный рацион кормления. Животные опытных групп – экспериментальную кормовую добавку в количестве 100, 150 и 200 г на одну голову в сутки соответственно, в утреннее кормление. Экспериментальная кормовая добавка в своем составе содержит взятые в определенном соотношении ферменты, пробиотические микроорганизмы, L-карнитин и сапропель. Состав экспериментальной кормовой добавки разработан, а ее необходимое количество произведено в ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН. Анализ микрофлоры рубца осуществляли методом секвенирования по гену 16S pРНК на платформе IlluminaMiSec в Казанском (Приволжском) федеральном университете. Полученные метагеномные данные анализировали с помощью QIIME pipeline с использованием базы данных Greengenes v.13.8 и RDP Classifier. Исследованиями установлено, что применение в составе рационов кормления коров экспериментальной кормовой добавки не оказывало видимого влияния на состав микрофлоры рубца в целом, но повлияло на содержание важных функциональных групп микроорганизмов родов Fibrobacter, Ruminococcus, Anaeroplasma и Ruminobacter, обеспечивающих углеводный обмен, его интенсивность. Разница в индексе Шеннона дает основания полагать о наличии возможной зависимости продуктивного действия испытуемой кормовой добавки от равномерности распределения бактерий в рубце самих животных. Статья подготовлена в рамках государственного задания АААА-А18-118031390148-1.
корова, корм, пищеварение, микробиота, секвенирование, ДНК, метагеном.
Повышение молочной продуктивности животных тесно связано с нормальным течением физиологических процессов в их организме, важнейшая роль среди которых принадлежит процессам пищеварения [1].
В связи с анатомо-морфологическим строением пищеварительного аппарата жвачных животных, обуславливающим своеобразие физиологических функций организма, наличие богатой микрофлоры и микрофауны в преджелудках, способствующей разложению большого количества растительного корма, они имеют характерные, присущие только им особенности процессов пищеварения [2, 3].
Рубец имеет большое значение в пищеварении жвачных. Исследования показали, что в нем переваривается до 70% сухого вещества рациона, причем это происходит без участия пищеварительных ферментов. Расщепление клетчатки и других питательных веществ корма осуществляется ферментами микроорганизмов, содержащихся в преджелудке. В нем протекают сложные микробиологические и биохимические процессы. Они и определяют молочную продуктивность животных, качество и технологические свойства получаемого от них молока-сырья во многом влияют на гомеостаз организма в целом, биохимические показатели крови, в частности и др. [4, 5, 6, 7]
Многие бактерии рубца являются строгими анаэробами и работа с ними не возможна в обычных лабораториях, даже с целью фундаментальных исследований. Кроме того, как недавно было показано зарубежными специалистами, значительная часть микроорганизмов рубца представлена некультивируемыми видами (нежизнеспособными при культивировании на искусственных питательных средах), однако активными в процессах рубцовой ферментации. Для их идентификации следует применять современные методы, с применением которых, во многом, и получен материал, анализ которого представлен в статье [8, 9, 10, 11].
В последнее годы наблюдается значительное развитие подходов к секвенированию, направленных на изучение микробного сообщества. Эти подходы играют важную роль в мониторинге и сравнении большого количества образцов. Применение методов секвенирования нового поколения в анализе микробиологических сообществ расширяет наши знания и понимание сложности и разнообразия целого ряда экосистем [12, 13].
Условия, материалы и методы исследований. Исследования выполнены в ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН, Казанском (Приволжском) федеральном университете, ООО «Агрофирма Рассвет» Кукморского района Республики Татарстан на дойных коровах холмогорской породы татарстанского типа. Исследование продолжалось с 27 по 90 день
лактации до завершения периода раздоя. Животных разделили на четыре группы по 20 голов в каждой. Коровы содержались на привязи. Дойные коровы первой (контрольной) группы получали основной хозяйственный рацион (ОР). Животные второй, третьей, четвертой (опытных) групп дополнительно к ОР получали экспериментальный кормовой концентрат. Данный концентрат состоял из комплекса ферментов, пробиотических микроорганизмов, L-карнитина, сапропеля, взятых в определенном соотношении, в количестве 100, 150 и 200 г на одну голову в сутки соответственно, который скармливали отдельно, как самостоятельный компонент рациона в утреннее кормление. Состав экспериментального кормового концентрата разработан, а его необходимое количество произведено в ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН.
Содержимое рубца у животных брали по общепринятой в ветеринарии методике [14] после завершения периода скармливания экспериментального кормового концентрата (на 91 день лактации). Из полученного рубцового содержимого выделили ДНК содержащейся в ней микробиоты модифицированным фенольным методом, подготовили библиотеки и секвенировали по гену 16S pРНК на платформе IlluminaMiSec. Полученные метагеномные данные анализировали с помощью QIIME pipeline с использованием базы данных Greengenes v.13.8 и RDP Classifier. Указанные исследования проведены в Казанском (Приволжском) федеральном университете (А.М. Харченко, студент магистрант; Т.В. Григорьева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник).
1. Белехов Г.П., Чубинская А.А. Минеральное и витаминное питание сельскохозяйственных животных. - Л.: Колос, 1965. - 86 с.
2. Киселев С., Петухов М. Полноценное кормление коров / Животноводство России. - 2005. - № 6. - С. 47-48.
3. Курилов Н. В. Кроткова А.П. Физиология и биохимия пищеварения жвачных. М.: Колос, 1971. - 431 с.
4. Григорьев В.С., Бакаева Л.Н. Ростовые и биологические особенности телят при разных методах кормления / Известия Самарской ГСХА. - 2012. - №1. - С. 103-107.
5. Эффективность использования симментальского и лимузинского скота для производства говядины при чистопородном разведении и скрещивании: монография / В. И. Косилов, А. И. Кувшинов, Э. Ф. Муфазалов [и др.]. - Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2005. - 246 с.
6. Огуй В.Г., Афанасьева А.И., Катаманов С.Г. Адаптивные методы кормления коров в сухостойный период. - Барнаул : АГАУ, 2007. - 155 с.
7. Влияние экспериментальной кормовой добавки на активность ферментов сыворотки крови и показатели рубцовой жидкости коров / Е.О Крупин, Ш.К. Шакиров, Т.В. Жарехина, М.Ш. Тагиров // Вестник Казанского ГАУ. - 2018. - №2 (49). - С. 39-42.
8. Погосян, Д.Г., Чудайкин В.В. Распадаемость протеина в рубце бычков при физических способах обработки кормов / Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2011. - № 6 (80). - С. 64-67.
9. Тараканов Б.В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. - М.: Научный мир, 2006. - 188 с.
10. Hungate R.E. A roll tube method for cultivation of strict anaerobes. In: Norris J. R., Ribbons D. W. (eds). Methods in microbiology, vol. 3B. Academic Press, London and New York, p. 117-132, 1969.
11. Web based phylogenetic assignment tool for analysis of terminal restriction fragment length polymorphism profiles of microbial communities / A.D. Kent, D.J. Smith, B.J. Benson, E.W. Triplett // Appl. Environ. Microbiol. 2003. Vol. 69. P. 6768-6776.
12. Evaluation of 16S rRNA Gene Primer Pairs for Monitoring Microbial Community Structures Showed High Reproducibility within and Low Comparability between Datasets Generated with Multiple Archaeal and Bacterial Primer Pairs / M. A. Fischer, S. Güllert, S. C. Neulinger, W. R. Streit, R. A. Schmitz // Frontiers in Microbiology. 2016. V.7. 1297 p.
13. Comparison of rumen bacteria distribution in original rumen digesta, rumen liquid and solid fractions in lactating Holstein cows / Sh. Ji, H. Zhang, H. Yan, A. Azarfar, H. Shi, G. Alugongo, Sh. Li, Zh. Cao, Y. Wang // Journal of Animal Science and Biotechnology. 2017. V.8. 16p.
14. Методы ветеринарной клинической лабораторной диагноcтики: Справочник / Кондрахин И.П., Архипов А.В., Левченко В.И., Таланов Г.А., Фролова Л.А., Новиков В.Э. - М.: Колос. 2004. - 520 c.
15. Uyeno Y., Shigemori S., Shimosato T. Effect of Probiotics/Prebiotics on Cattle Health and Productivity / Microbes and Environments. 2015. V.30, N2. P. 126-132.
16. Béra-Maillet C., Ribot Y., Forano E. Fiber-Degrading Systems of Different Strains of the Genus Fibrobacter / Applied and Environmental Microbiology. 2004. V.70. P. 2172-2179.
17. Effects of Nitrate Addition on Rumen Fermentation, Bacterial Biodiversity and Abundance / L. Zhao, Q. Meng, L. Ren, W. Liu, X. Zhang, Y. Huo, Z. Zhou // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2015. V.28. P. 1433-1441.
18. Пристеночная микрофлора кишечника / И. Д. Лоранская, М. Н. Болдырева, О. А. Лаврентьева, Э. В. Мулухова. - Москва: Прима Принт, 2015. - 100 с.
