Judul: The Rumen Microbial Population Dynamics and Metabolite Profiles Analysis of Ongole Crossbred (PO) Cattle Fed Probiotics and Protected Amino Acids
Abstrak: Industri Sektor peternakan di Indonesia menghadapi tantangan dalam menyediakan sapi berkualitas untuk memenuhi kebutuhan protein hewani. Salah satu sapi yang sering dibudidayakan di Indonesia adalah sapi Peranakan Ongole (PO). Rumen merupakan organ pencernaan unik dan juga kompleks pada hewan ruminansia yang memiliki berbagai jenis mikroorganisme termasuk didalamnya yang paling dominan adalah bakteri dan arkea. Asosiasi antara mikroorganisme kompleks didalam rumen dapat menghasilkan berbagai metabolit seperti asam lemak volatil yang digunakan sebagai sumber energi bagi inangnya. Memahami dinamika mikroba dan profil metabolit di dalam cairan rumen sangat penting untuk efisiensi pakan dan kesehatan hewan yang secara langsung berdampak terhadap produktivitas sapi. Keterbatasan kualitas nutrisi dalam pakan berpotensi mengubah ketidakseimbangan mikroba dan metabolit yang dihasilkan yang dapat menghambat efisiensi pencenaan pakan maupun kesehatan hewan. Selain kualitas pakan yang rendah permasalahan lain yang juga turut berkontribusi yaitu produksi gas metan oleh kelompok arkea metanogen di dalam rumen sapi. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan dalam upaya mengurangi permasalahan yang terjadi yaitu memperbaiki kualitas pakan dengan penambahan pakan aditif. Pakan aditif yang dapat diberikan yaitu probiotik bakteri asam laktat (Lactiplantibacillus plantarum) yang diketahui mampu merangsang mikroflora rumen dan mengurangi populasi arkea. Selain itu penambahan asam amino lisin dan metionin penting untuk menunjang pertumbuhan sapi secara keseluruhan. Pemberian asam amino ini perlu diproteksi menggunakan tanin untuk menghindari degradasi bakteri rumen sehingga dapat diserap secara langsung oleh sapi. Kombinasi pakan aditif dapat juga diberikan dengan penambahan premix berupa enzim dan mineral untuk meningkatkan laju degradasi pakan dan menunjang kesehatan inang. Penelitian bertujuan untuk mengetahui dinamika populasi mikroba dan profil metabolit sapi PO yang diberi kombinasi feed additive menggunakan analisis metagenomik dan metabolomik. Penelitian ini menggunakan empat ekor sapi jantan fistula PO. Setiap sapi menerima empat perlakuan aditif pakan yang berbeda per 1 periode percobaan dengan istirahat diet basal menggunakan desain crossover. Perlakuan yang digunakan adalah semua mendapatkan pakan basal G1 (60% konsentrat dan 40% hijauan) dengan penambahan masing-masing feed additive yang terdiri dari G2: probiotik (L. plantarum), G3: premix, G4: G2+G3 + asam amino lisin dan metionin, G5: G2+G3 + asam amino terproteksi oleh tanin. Sebelum perlakuan, dilakukan persiapan pembuatan probiotik kering L. plantarum. Cairan rumen hasil perlakuan dikoleksi dan diekstrasi DNAnya kemudian dilanjutkan analisis dinamika mikroba menggunakan Nanopore NGS dan quantitative PCR (qPCR). Cairan rumen juga dilakukan analisis lebih lanjut untuk melihat profil metabolit menggunakan headspace GC-MS. Penelitian ini juga menganalisis hubungan antara kelimpahan mikroba target dengan qPCR dan metabolit yang dihasilkan. Hasil perhitungan populasi probiotik yang digunakan didapatkan 2,35 x 108 CFU/ml dengan pH rata-rata cairan rumen berkisar antara 6,98-7,02. Hasil analisis Nanopore NGS berupa keanekaragaman alfa dan beta pada perlakuan G1, G2, G3, dan G5 menunjukkan kekayaan dan keanekaragaman spesies hampir sama dengan dominasi filum Bacteroidota, Bacillota dan genus Prevotella Perlakuan G5 memiliki keragaman mikrobiba melimpah dan berkontribusi terhadap penurunan populasi Methanobacteriales dan Methanosarcinales yang diketahui sebagai penghasil metan. Pakan G4 memiliki komposisi yang sangat berbeda, dengan tersuksesinya filum Bacteroidota dan meningkatya Bacillota, Butyrivibrio. Pakan G4 ini menunjukkan tingginya bakteri pemanfaat asam amino sehingga distribusi kelimpahan berbeda pada empat perlakuan lainnya. Profil metabolit yang terdeteksi pada sampel cairan rumen yaitu sebanyak 28 senyawa (VIP>1). Senyawa
Keyword: 16S rRNA, feed, metagenomics, metabolomics, tannin