AGRIS - 

2021

Laptev, G.Yu. | Jyldyrym, E.A. | Dunyashev, T.P. | Il'ina, L.A. | Tyurina, D.G. | Filippova, V.A. | Brazhnik, E.A. | Tarlavin, N.V. | Dubrovin, A.V. | Novikova, N.I.

Цель работы - сравнение состава и метаболического потенциала рубцовой микробиоты у двух дойных коров черно-пестрой голштинизированной породы 3-й лактации (клинически здоровой и кетозной) с применением NGS-секвенирования и количественной ПЦР с обратной транскрипцией. Была проведена биоинформатическая реконструкция с прогнозированием функционального потенциала метагеномного сообщества. В микробиоте рубце коровы с кетозом повышалась доля таксонов, ассоциированных с нарушением энергетического баланса, в частности связанном с глюконеогенезом, повышением синтеза лактата, усилением патогенеза. Так, в 1,2 раза снижалась представленность бактерий филума Bacteroidetes, включавшего роды, связанные с образованием пропионата и сукцината. В рубце кетозного животного мы обнаружили повышение доли родов Odoribacter и Frischella, среди которых встречаются патогены, а также представленности патогенного вида Bacteroides fragilis. У коровы, больной кетозом, произошло полное исчезновение из состава микробиоты рубца неатрибутируемых бактерий из рода Gp15. Выявлена достоверная разница в экспрессии гена ldh-L L-лактатдегидрогеназы между животными: уровень экспрессии генов, ассоциированных с синтезом этого фермента, у коровы с кетозом был в 128 раз выше, чем у клинически здорового животного. С применением программного комплекса PICRUSt2 и MetaCyс было показано, что у коровы с диагнозом кетоз предсказанный потенциал функциональной активности микробиоты усилен в отношении 12 метаболических путей. В частности, повышен прогнозируемый метаболический потенциал, связанный с осуществлением гетероферментативного молочнокислого брожения, усилением деградации гекситолов, синтезом О-антигенов, используемых патогенными формами для избегания фагоцитоза и противостояния литическому действию системы комплемента. | The aim of the work was to compare the composition and metabolic potential of the rmen microbiota in two Black-and-White Holsteined dairy cows of the 3rd lactation (clinically healthy and ketotic) using NGS sequencing and quantitative reverse transcription PCR. Bioinformatic reconstruction was also carried out with the prediction of the functional potential of the metagenomic community. In the rumen microbiota of a ketosis cow, the proportion of taxons associated the energy misbalance, in particular associated with gluconeogenesis, increased lactate synthesis, and enhanced pathogenesis. Thus, the representation of bacteria of the Bacteroidetes phylum, including genera associated with the formation of propionate and succinate, decreased by 1.2 times. In the rumen of a ketotic animal, there was found an increase in the proportion of the genera Odoribacter and Frischella, among which pathogens are found, as well as the representation of the pathogenic species Bacteroides fragilis. In a cow with ketosis, there was a complete disappearance from rumen microbiota of unattributed bacteria of the genus Gp15. A significant difference in the expression of the ldh-L L-lactate dehydrogenase gene between animals was revealed: the level of expression of genes associated with the synthesis of this enzyme in a cow with ketosis was 128 times higher than in a clinically healthy animal. With the use of a software package PICRUSt2 and Metacy it was shown that in a cow diagnosed with ketosis, the predicted potential of functional activity of the microbiota is enhanced with respect to 12 metabolic pathways. In particular, increased is the predicted metabolic potential associated with the implementation of heterofermentative lactic acid fermentation, emhamced degradation of hexitols, synthesis of O-antigens used by pathogenic forms to avoid phagocytosis and resist the lytic action of the complement system.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation