vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2023-375-10-57-62vetpress-2816Research ArticleЗООТЕХНИЯ И ВЕТЕРИНАРИЯZOOTECHNICS AND VETERINARY MEDICINEВыделение и изучение видового состава микроорганизмов рубца у гибридных овецIsolation and study of the species composition of rumen microorganisms in hybrid sheephttps://orcid.org/0000-0002-3093-4117ДовыденковаМ. В.DovydenkovaM. V.

Мария Валентиновна Довыденкова, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории микробиологии

пос. Дубровицы, 60, Подольск, Московская обл., 142132

Maria Valentinovna Dоvydenkova, Candidate of Agricultural Sciences, Researcher at the Laboratory of Microbiology

60 Dubrovitsy village, Podolsk, Moscow region, 142132

vijmikrob@mail.ruФедеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. ЭрнстаРоссияFederal Research Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. ErnstRussian Federation2023181020231105762Copyright © Довыденкова М.В., 20232023Довыденкова М.В.Dovydenkova M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2816Актуальность

Актуальность. Известно, что генотипические особенности животных отражаются на активности функционирования регуляторных систем, что сопровождается изменениями в интенсивности и направленности пищеварительных и обменных процессов. Переваримость и использование питательных веществ, а также потребность в них у животных разного происхождения неодинаковы. Изучение видового состава и ферментативных свойств микроорганизмов у гибридных животных представляет большой интерес. Научные исследования в этой области могут расширить видовое многообразие целлюлозолитических микроорганизмов за счет использования диких форм овец, у которых процесс расщепления и переваривания сырой клетчатки происходит более интенсивно.

Методы

Методы. Видовой состав микрофлоры и основные группы микроорганизмов (общее микробное число (ОМЧ), молочнокислые, энтерококки, дрожжеподобные грибы и целлюлозолитические микроорганизмы) определяли в лаборатории микробиологии ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста в 2021–2023 гг. методом высева десятикратных разведений на накопительные и дифференциально-диагностические среды с последующим подсчетом их количества (КОЕ/мл) по группам микроорганизмов.

Результаты

Результаты. По результатам исследования видового состава рубцового содержимого гибридных овец разной кровности наибольшее количество по основным группам микроорганизмов отмечено у гибридов овец — 1/4 архар × 3/4 романовская. Наибольшее количество целлюлозолитических микроорганизмов, обладающих высокой ферментативной активностью, было выделено у четырехпородных гибридов: 1/32 архар × 7/32 романовская × 8/32 муфлон × 16/32 катадин.

Relevance

Relevance. It is known that genotypic features affect the activity of the functioning of regulatory systems, which is accompanied by changes in the intensity and direction of digestive and metabolic processes. The digestibility and use of nutrients, as well as the need for them in animals of different origins are not the same. Therefore, the study of the species composition and enzymatic properties of microorganisms in hybrid animals is of great interest. Scientific research in this area can expand the species diversity of cellulolytic microorganisms through the use of wild forms of sheep, in which the process of splitting and digesting raw fiber occurs more intensively.

Methods

Methods. The species composition of the microflora and the main groups of microorganisms (total microbial number (OMH), lactic acid, enterococci, yeast-like fungi and cellulolytic microorganisms) were determined in the microbiology laboratory of the L.K. Ernst FITZ VIZH in 2021–2023 by seeding tenfold dilutions into accumulative and differential diagnostic media, followed by counting their number (CFU/ml) by groups of microorganisms.

Results

Results. According to the results of the study of the species composition of the scar content of hybrid sheep of different bloodlines, the largest number of microorganisms in the main groups was observed in hybrids — sheep 1/4 Argali × 3/4 Romanovskaya. The largest number of cellulolytic microorganisms with high enzymatic activity was isolated from four-breed hybrids: 1/32 Argali × 7/32 Romanovskaya × 8/32 Mouflon × 16/32 Katadin.

рубецгибридные овцымикроорганизмыцеллюлозолитические микроорганизмыжвачные животныеscarhybrid sheepmicroorganismscellulolytic microorganismsruminantsМатериалы подготовлены в рамках государственного задания НИР по теме FGGN-2021-0002 «Совершенствование систем кормления животных, включая элементы кормопроизводства, на основе новых знаний, полученных при изучении нормирования потребностей в энергии и питательных веществах и разработке новых приемов и способов питания и регулирования физиолого-биохимических, метаболических и микробиологических процессов в организме животных для повышения эффективности производства и улучшения качества животноводческой продукции».The materials were prepared as part of the state research assignment on the topic FGGN-2021-0002 «Improvement of animal feeding systems, including elements of feed production, based on new knowledge gained in the study of rationing energy and nutrient requirements and the development of new methods and methods of nutrition and regulation of physiological, biochemical, metabolic and microbiological processes in the body of animals to increase production efficiency and improve the quality of livestock products.»ReferencesПивняк И.Г., Тараканов Б.В. Микробиология пищеварения жвачных. М.: Колос. 1982; 247.Pivnyak I.G., Tarakanov B.V. Microbiology of ruminant digestion. Moscow: Kolos. 1982; 247 (In Russian).Прохоренко П.Н., Волгин В.И., Романенко Л.B., Бибикова A.C., Федорова З.Л., Стеценко Н.П. Реализация генетического потенциала продуктивности в молочном скотоводстве на основе оптимизации системы кормления. Рекомендации. М.: Росинформагротех. 2006; 36.Prokhorenko P.N., Volgin V.I., Romanenko L.B., Bibikova A.C., Fedorova Z.L., Stetsenko N.P. Realization of the genetic potential of productivity in dairy cattle breeding on the basis of optimization of the feeding system. Recommendations. Moscow: Rosinformagrotekh. 2006; 36 (In Russian).Стрекозов Н.И., Амерханов Х.А. (ред.). Молочное скотоводство России. М.: ВГНИИ животноводства. 2006; 604. ISBN 5-85941-242-8 https://www.elibrary.ru/qkybzdStrekozov N.I., Amerkhanov Kh.A. (eds.). Dairy cattle breeding of Russia. Moscow: All-Russian Research Institute for Animal Husbandry. 2006; 604 (In Russian). ISBN 5-85941-242-8 https://www.elibrary.ru/qkybzdРоманенко Л.B., Волгин В.И. Особенности кормления и система рационов для высокопродуктивных коров. Сельскохозяйственная биология. 2007; 42(4): 20–27. https://www.elibrary.ru/iaybsdRomanenko L.B., Volgin V.I. Specificity of feeding and systems of rations for high productive dairy cows. Agricultural Biology. 2007; 42(4): 20–27 (In Russian). https://www.elibrary.ru/iaybsdЭрнст Л.K., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства в XXI веке. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства РАСХН. 2008; 501. https://www.elibrary.ru/sfcrwpErnst L.K., Zinovieva N.A. Biological problems of livestock in the 21st century. Moscow: All-Russian Research Institute for Animal Husbandry. 2008; 501 (In Russian). https://www.elibrary.ru/sfcrwpHungate R.E. The Rumen and Its Microbes. New York: Academic Press. 1966; x + 533.Hungate R.E. The Rumen and Its Microbes. New York: Academic Press. 1966; x + 533.Jiang S.Z. et al. Diets of differentially processed wheat alter ruminal fermentation parameters and microbial populations in beef cattle. Journal of Animal Science. 2015; 93(11): 5378–5385. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9547Jiang S.Z. et al. Diets of differentially processed wheat alter ruminal fermentation parameters and microbial populations in beef cattle. Journal of Animal Science. 2015; 93(11): 5378–5385. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9547Santschi D.E., Berthiaume R., Matte J.J., Mustafa A.F., Girard C.L. Fate of Supplementary B-Vitamins in the Gastrointestinal Tract of Dairy Cows. Journal of Dairy Science. 2005; 88(6): 2043–2054. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(05)72881-2Santschi D.E., Berthiaume R., Matte J.J., Mustafa A.F., Girard C.L. Fate of Supplementary B-Vitamins in the Gastrointestinal Tract of Dairy Cows. Journal of Dairy Science. 2005; 88(6): 2043–2054. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(05)72881-2Лаптев Г.Ю. Микробиом сельскохозяйственных животных: значение для продуктивности и здоровья. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2020; (1-2): 87–89. https://www.elibrary.ru/nqbgboLaptev G.Yu. Microbiome of farm animals: importance for productivity and health. Gastroenterologiya Sankt-Peterburga. 2020; (1-2): 87–89 (In Russian). https://www.elibrary.ru/nqbgboИльина Л.А. и др. Выявление закономерностей содержания неидентифицируемых микроорганизмов в рубце крупного рогатого скота. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2019; (1): 256, 257. https://www.elibrary.ru/vbhkayIlyina L.A. et al. Identification of patterns of unidentifiable microorganisms in the rumen of cattle. Legal regulation in veterinary medicine. 2019; (1): 256, 257 (In Russian). https://www.elibrary.ru/vbhkayЙылдырым Е.А., Ильина Л.А., Лаптев Г.Ю., Филиппова В.А., Новикова Н.И., Тюрина Д.Г. Изучение связи микробиома рубца с состоянием здоровья жвачных с целью регуляции его состава. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2020; (1-2): 85–87. https://www.elibrary.ru/eqqqphYyldyrym E.A., Ilyina L.A., Laptev G.Yu., Filippova V.A., Novikova N.I., Tyurina D.G. Study of the relationship of the rumen microbiome with the health status of ruminants in order to regulate its composition. Gastroenterologiya SanktPeterburga. 2020; (1-2): 85–87 (In Russian). https://www.elibrary.ru/eqqqphКолоскова Е.М., Остренко К.С., Езерский В.А., Овчарова А.Н., Белова Н.В. Исследование микробиома рубца у овец с использованием молекулярногенетических методов (обзор). Проблемы биологии продуктивных животных. 2020; (4): 5–26. https://doi.org/10.25687/1996-6733.prodanimbiol.2020.4.5-26Koloskova E.M., Ezerskiy V.A., Ostrenko K.S., Ovcharova A.N., Belova N.V. Studies of the sheep rumen microbiome using molecular genetic methods: a review. Problems of Productive Animal Biology. 2020; (4): 5–26 (In Russian). https://doi.org/10.25687/1996-6733.prodanimbiol.2020.4.5-26Фомичев Ю.П., Боголюбова Н.В., Мишуров А.В., Рыков Р.А. Биокоррекция ферментативных и микробиологических процессов в рубце, межуточный обмен у овец путем применения в питании антиоксиданта и органического йода. Российская сельскохозяйственная наука. 2019; (4): 43–47. https://doi.org/10.31857/S2500-26272019443-47Fomichev Yu.P., Bogolyubova N.V., Mishurov A.V., Rykov R.A. Biocorrection enzymatic and microbiological processes in the rumen, intermediate metabolism of sheep by applying to the feeding of oxidant and organic iodine. Rossiiskaia selskokhoziaistvennaia nauka. 2019; (4): 43–47 (In Russian). https://doi. org/10.31857/S2500-26272019443-47Остренко К.С. и др. Влияние адаптогена аскорбата лития на микробиоту рубца овец-ярок. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наук. 2022; 60(1): 91–104. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2022-60-1-91-104Ostrenko K.S. et al. Effect of adaptogen lithium ascorbate on the microbiota of rumen in young ewes. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series. 2022; 60(1): 91–104 (In Russian). https://doi. org/10.29235/1817-7204-2022-60-1-91-104Артемьева О.А., Колодина Е.Н., Логвинова Т.И. Изучение микробиоценоза у гибридных и чистопородных животных. Новости науки в АПК. 2018; (2-1): 247–250. https://www.elibrary.ru/tbjcvtArtemyeva O.A., Kolodina E.N., Logvinova T.I. Study of microbio-cenosis in hybrid and non-cross animals. Novosti nauki v APK. 2018; (2-1): 247–250 (In Russian). https://www.elibrary.ru/tbjcvtБагиров В.А., Эрнст Л.К., Насибов Ш.Н., Кленовицкий П.М., Иолчиев Б.С., Зиновьева Н.А. Сохранение биоразнообразия животного мира и использование отдаленной гибридизации в животноводстве. Достижения науки и техники АПК. 2009; (7): 54–56. https://www.elibrary.ru/kyodqrBagirov V.A., Ernst L.K., Nasibov Sh.N., Klenovitskiy P.M., Iolchiev B.S., Zinovieva N.A. Preservation of fauna biodiversity and usage of distant hybridization in the animal production. Achievements of Science and Technology of AIC. 2009; (7): 54–56 (In Russian). https://www.elibrary.ru/kyodqrНасибов Ш.Н. и др. Генетический потенциал дикой фауны в создании новых селекционных форм животных. Достижения науки и техники АПК. 2010; (8): 59–62. https://www.elibrary.ru/mupimhNasibov Sh.N. et al. Genetic potential of wild fauna in creating new breeding forms of animals. Achievements of Science and Technology of AIC. 2010; (8): 59–62 (In Russian). https://www.elibrary.ru/mupimhБагиров В.А. и др. Цитогенетическая характеристика архара Ovis ammon ammon, снежного барана O. nivicola borealis и их гибридов. Сельскохозяйственная биология. 2012; (6): 43–48. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2012.6.43rusBagirov V.A. et al. Cytogenetic characteristic OF Ovis ammon ammon, O. nivicola borealis and their hybrids. Agricultural Biology. 2012; (6): 43–48. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2012.6.43engZishiri O.T., Cloete S.W.P., Olivier J.J., Dzama K. Genetic parameters for growth, reproduction and fitness traits in the South African Dorper sheep breed. Small Ruminant Research. 2013; 112(1–3): 39–48. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2013.01.004Zishiri O.T., Cloete S.W.P., Olivier J.J., Dzama K. Genetic parameters for growth, reproduction and fitness traits in the South African Dorper sheep breed. Small Ruminant Research. 2013; 112(1–3): 39–48. https://doi.org/10.1016/ j.smallrumres.2013.01.004Jetana T., Tasripoo K., Vongpipatana C., Kitsamraj S., Sophon S. The comparative study digestion and metabolism of nitrogen and purine derivatives in male, Thai, Swamp buffalo and Thai, Brahman cattle. Animal Science Journal. 2009; 80(2): 130–139. https://doi.org/10.1111/j.1740-0929.2008.00618.xJetana T., Tasripoo K., Vongpipatana C., Kitsamraj S., Sophon S. The comparative study digestion and metabolism of nitrogen and purine derivatives in male, Thai, Swamp buffalo and Thai, Brahman cattle. Animal Science Journal. 2009; 80(2): 130–139. https://doi.org/10.1111/j.1740-0929.2008.00618.xSales J., Jančík F., Homolka P. Quantifying differences in total tract nutrient digestibilities between goats and sheep. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2007; 96(4): 660–670. https://doi.org/10.1111/j.1439-0396.2011.01194.xSales J., Jančík F., Homolka P. Quantifying differences in total tract nutrient digestibilities between goats and sheep. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2007; 96(4): 660–670. https://doi.org/10.1111/j.1439-0396.2011.01194.xClauss M., Hofmann R.R., Streich W.J., Fickel J., Hummel J. Convergence in the macroscopic anatomy of the reticulum in wild ruminant species of different feeding types and a new resulting hypothesis on reticular function. Journal of Zoology. 2010; 281(1): 26–38. https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.2009.00675.xClauss M., Hofmann R.R., Streich W.J., Fickel J., Hummel J. Convergence in the macroscopic anatomy of the reticulum in wild ruminant species of different feeding types and a new resulting hypothesis on reticular function. Journal of Zoology. 2010; 281(1): 26–38. https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.2009.00675.xHenderson G. et al. Rumen microbial community composition varies with diet and host, but a core microbiome is found across a wide geographical range. Scientific Reports. 2015; 5: 14567. https://doi.org/10.1038/srep14567Henderson G. et al. Rumen microbial community composition varies with diet and host, but a core microbiome is found across a wide geographical range. Scientific Reports. 2015; 5: 14567. https://doi.org/10.1038/srep14567Грушкин А.Г., Шевелев Н.С. О морфофункциональных особенностях микробиоты рубца жвачных животных и роли целлюлозолитических бактерий в рубцовом пищеварении. Сельскохозяйственная биология. 2008; 43(2): 12–19. https://www.elibrary.ru/isiedxGrushkin A.G., Shevelev N.S. About morphofunctional features of rumen microbiota in ruminant animals and the role of celluloselytic bacteria in niminal digestion. Agricultural Biology. 2008; 43(2): 12–19 (In Russian). https://www.elibrary.ru/isiedxЭннисон Е.Ф., Льюис Д. Обмен веществ в рубце. М.: Сельхозиздат. 1962; 174.Ennison E.F., Lewis D. Metabolism in the rumen. Moscow: Agricultural publishing house. 1962; 174.Тараканов Б.В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. М.: Научный мир. 2006; 188. ISBN 5-89176-386-9 https://www.elibrary.ru/qkpcyrTarakanov B.V. Methods of studying the microflora of the digestive tract of farm animals and poultry. Moscow: Nauchniy mir. 2006; 188 (In Russian). ISBN 5-89176-386-9 https://www.elibrary.ru/qkpcyrLay C., Sutren M., Rochet V., Saunier K., Doré J., Rigottier-Gois L. Design and validation of 16S rRNA probes to enumerate members of the Clostridium leptum subgroup in human faecal microbiota. Environmental Microbiology. 2005; 7(7): 933–946. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2005.00763.xLay C., Sutren M., Rochet V., Saunier K., Doré J., Rigottier-Gois L. Design and validation of 16S rRNA probes to enumerate members of the Clostridium leptum subgroup in human faecal microbiota. Environmental Microbiology. 2005; 7(7): 933–946. https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2005.00763.xGänzle M.G., Follador R. Metabolism of oligosaccharides and starch in lactobacilli: a review. Front. Microbiol. 2012; 3:340. doi:10.3389/fmicb.2012.00340Gänzle M.G., Follador R. Metabolism of oligosaccharides and starch in lactobacilli: a review. Front. Microbiol. 2012; 3:340. doi:10.3389/fmicb.2012.00340Бондаренко В.М., Суворов А.Н. Симбиотические энтерококки и проблемы энтерококковой оппортунистической инфекции. М.: Медицина. 2007; 30.Bondarenko V.M., Suvorov A.N. Symbiotic enterococci and problems of enterococcal opportunistic infection. Moscow: Meditsina. 2007; 30 (In Russian).Esteban-Torres M., Ruiz L., Lugli G.A., Ventura M., Margolles A., van Sinderen D. Editorial: Role of Bifidobacteria in Human and Animal Health and Biotechnological Applications. Front. Microbiol. 2021. 12: 785664. doi: 10.3389/fmicb.2021.785664Esteban-Torres M., Ruiz L., Lugli G.A., Ventura M., Margolles A., van Sinderen D. Editorial: Role of Bifidobacteria in Human and Animal Health and Biotechnological Applications. Front. Microbiol. 2021. 12: 785664. doi: 10.3389/fmicb.2021.785664Couch C.E. et al. Bighorn sheep gut microbiomes associate with genetic and spatial structure across a metapopulation. Scientific Reports. 2020; 10: 6582. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63401-0Couch C.E. et al. Bighorn sheep gut microbiomes associate with genetic and spatial structure across a metapopulation. Scientific Reports. 2020; 10: 6582. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63401-0Morgavi D.P., Rathahao-Paris E., Popova M., Boccard J., Nielsen K.F., Boudra H. Rumen microbial communities influence metabolic phenotypes in lambs. Frontiers in Microbiology. 2015; 6: 1060. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01060Morgavi D.P., Rathahao-Paris E., Popova M., Boccard J., Nielsen K.F., Boudra H. Rumen microbial communities influence metabolic phenotypes in lambs. Frontiers in Microbiology. 2015; 6: 1060. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01060Zeng Y. et al. Characterization of the cellulolytic bacteria communities along the gastrointestinal tract of Chinese Mongolian sheep by using PCR-DGGE and real-time PCR analysis. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2015; 31(7): 1103–1113. https://doi.org/10.1007/s11274-015-1860-zZeng Y. et al. Characterization of the cellulolytic bacteria communities along the gastrointestinal tract of Chinese Mongolian sheep by using PCR-DGGE and real-time PCR analysis. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2015; 31(7): 1103–1113. https://doi.org/10.1007/s11274-015-1860-zCostello E.K., Stagaman K., Dethlefsen L., Bohannan B.J.M., Relman D.A. The Application of Ecological Theory Toward an Understanding of the Human Microbiome. Science. 2012; 336(6086): 1255–1262. https://doi.org/10.1126/science.1224203Costello E.K., Stagaman K., Dethlefsen L., Bohannan B.J.M., Relman D.A. The Application of Ecological Theory Toward an Understanding of the Human Microbiome. Science. 2012; 336(6086): 1255–1262. https://doi.org/10.1126/science.1224203Saason G. et al. Heritable Bovine Rumen Bacteria Are Phylogenetically Related and Correlated with the Cow’s Capacity To Harvest Energy from Its Feed. mBio. 2017; 8(4). https://doi.org/10.1128/mBio.00703-17Saason G. et al. Heritable Bovine Rumen Bacteria Are Phylogenetically Related and Correlated with the Cow’s Capacity To Harvest Energy from Its Feed. mBio. 2017; 8(4). https://doi.org/10.1128/mBio.00703-17Sundset M.A., Præsteng K.E., Cann I.K.O., Mathiesen S.D., Mackie R.I. Novel Rumen Bacterial Diversity in Two Geographically Separated Sub-Species of Reindeer. Microbial Ecology. 2007; 54(3): 424–438. https://doi.org/10.1007/s00248-007-9254-xSundset M.A., Præsteng K.E., Cann I.K.O., Mathiesen S.D., Mackie R.I. Novel Rumen Bacterial Diversity in Two Geographically Separated Sub-Species of Reindeer. Microbial Ecology. 2007; 54(3): 424–438. https://doi.org/10.1007/s00248-007-9254-xRustomo B., AlZahal O., Odongo N.E., Duffield T.F., McBride B.W. Effects of Rumen Acid Load from Feed and Forage Particle Size on Ruminal pH and Dry Matter Intake in the Lactating Dairy Cow. Journal of Dairy Science. 2006; 89(12): 4758–4768. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72525-5Rustomo B., AlZahal O., Odongo N.E., Duffield T.F., McBride B.W. Effects of Rumen Acid Load from Feed and Forage Particle Size on Ruminal pH and Dry Matter Intake in the Lactating Dairy Cow. Journal of Dairy Science. 2006; 89(12): 4758–4768. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72525-5

The authors declare that there are no conflicts of interest present.