Микробиологические показатели в рубце овец при скармливании разного уровня концентратов

Актуальность. В статье представлены результаты исследования влияния скармливания различного уровня концентратов на микробиоту рубца у овец.
Методы. Эксперимент проведен на базе физиологического двора ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста на овцах романовской породы с хроническими фистулами рубца по Басову. Опыт проведен методом групп периодов, длительность каждого — 30 дней (n = 6). В первый период овцы получали сеноконцентратный рацион с содержанием 20% концентратов, во второй — 30%, в третий — 40% концентратов по питательности. В конце каждого балансового опыта у всех животных (n = 6) отбирались пробы рубцового содержимого для генетического исследования рубцовой микробиоты.
Результаты. Повышение концентратов до 40% привело к снижению общей микробиальной массы на 6% и 7,5% по сравнению с 20% и 30% содержания концентратов в рационе соответственно. Амилолитическая активность рубца после кормления постепенно увеличивалась с 12,73 до 14,21 Е/мл при смене рациона на более концентрированный. С увеличением доли концентратов происходит рост популяции энтерококков с максимумом при 30% концентратов. Наиболее интенсивный рост популяции лактобактерий наблюдается при скармливании 30% концентратов (4,78∙10⁵ КОЕ/мл против 3,18∙10⁵ КОЕ/мл при 40%). Соотношение КМАФАнМ до и после кормления оставалось постоянным с выраженным максимумом при 30% концентратов. Не удалось обнаружить устойчивую закономерность в изменении количества грибов в рубце при разном уровне концентратов в рационе. Метагеномный анализ показал увеличение количества Lactobacillus spp., Bacteroides spp., Blautia spp., Streptococcus spp., Roseburia inulinivorans, Prevotella spp. при снижении количества Bifidobacterium spp., Methanobrevibacter smithii, Methanosphaera stadmanae, Ruminococcus spp. в рубцовом содержимом с увеличением концентратов на 20%, 30% и 40%. Наибольшее количество микроорганизмов наблюдается при скармливании животным 30% концентратов.

1. Clark S., García M.B.M. A 100-Year Review: Advances in goat milk research. Journal of Dairy Science. 2017; 100(12): 10026–10044. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13287

2. Xue M.-Y., Sun H.-Z., Wu X.-H., Liu J.-X., Guan L.L. Multi-omics reveals that the rumen microbiome and its metabolome together with the host metabolome contribute to individualized dairy cow performance. Microbiome. 2020; 8: 64. https://doi.org/10.1186/s40168-020-00819-8

3. Jiang Q. et al. Metagenomic insights into the microbe-mediated B and K2 vitamin biosynthesis in the gastrointestinal microbiome of ruminants. Microbiome. 2022; 10: 109. https://doi.org/10.1186/s40168-022-01298-9

4. Мирошникова М.С. Основные представители микробиома рубца (обзор). Животноводство и кормопроизводство. 2020; 103(4): 174–185. https://doi.org/10.33284/2658-3135-103-4-174

5. Lan W., Yang C. Ruminal methane production: Associated microorganisms and the potential of applying hydrogen-utilizing bacteria for mitigation. Science of the Total Environment. 2019; 654: 1270–1283. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.180

6. Колоскова Е.М., Остренко К.С., Езерский В.А., Овчарова А.Н., Белова Н.В. Исследование микробиома рубца у овец с использованием молекулярно-генетических методов (обзор). Проблемы биологии продуктивных животных. 2020; 4: 5–26. https://doi.org/10.25687/1996-6733.prodanimbiol.2020.4.5-26

7. Радчиков В.Ф. и др. Процессы в пищеварении и использование питательных веществ корма при разном соотношении расщепляемого и нерасщепляемого протеина. Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве. Материалы Международной научнотехнической конференции, посвященной 95-летию со дня рождения академика С.И. Назарова. Минск: Белорусская наука. 2023; 240–245. https://elibrary.ru/kngqhw

8. Ishaq S.L., Kim C.J., Reis D., Wright A.-D.G. Fibrolytic Bacteria Isolated from the Rumen of North American Moose (Alces alces) and Their Use as a Probiotic in Neonatal Lambs. PLoS ONE. 2015; 10(12): e0144804. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0144804

9. Dieho K. et al. Changes in rumen microbiota composition and in situ degradation kinetics during the dry period and early lactation as affected by rate of increase of concentrate allowance. Journal of Dairy Science. 2017; 100(4): 2695–2710. https://doi.org/10.3168/jds.2016-11982

10. Vasta V. et al. Invited review: Plant polyphenols and rumen microbiota responsible for fatty acid biohydrogenation, fiber digestion, and methane emission: Experimental evidence and methodological approaches. Journal of Dairy Science. 2019; 102(5): 3781–3804. https://doi.org/10.3168/jds.2018-14985

11. Ellison M.J. et al. Diet and feed efficiency status affect rumen microbial profiles of sheep. Small Ruminant Research. 2017; 156: 12–19. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2017.08.009

12. Li F., Cao Y., Liu N., Yang X., Yao J., Yan D. Subacute ruminal acidosis challenge changed in situ degradability of feedstuffs in dairy goats. Journal of Dairy Science. 2014; 97(8): 5101–5109. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7676

13. Petri R.M., Forster R.J., Yang W., McKinnon J.J., McAllister T.A. Characterization of rumen bacterial diversity and fermentation parameters in concentrate fed cattle with and without forage. Journal of Applied Microbiology. 2012; 112(6): 1152–1162. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2012.05295.x

14. Fouts J.Q., Honan M.C., Roque B.M., Tricarico J.M., Kebreab E. Enteric methane mitigation interventions. Translational Animal Science. 2022; 6(2): txac041. https://doi.org/10.1093/tas/txac041

15. Ribeiro Pereira L.G. et al. Enteric methane mitigation strategies in ruminants: a review. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. 2015; 28(2): 124–143. https://doi.org/10.17533/UDEA.RCCP.V28N2A02

16. Vargas J., Ungerfeld E., Muñoz C., DiLorenzo N. Feeding Strategies to Mitigate Enteric Methane Emission from Ruminants in Grassland Systems. Animals. 2022; 12(9): 1132. https://doi.org/10.3390/ani12091132

17. Schilde M., von Soosten D., Hüther L., Meyer U., Zeyner A., Dänicke S. Effects of 3-nitrooxypropanol and varying concentrate feed proportions in the ration on methane emission, rumen fermentation and performance of periparturient dairy cows. Archives of Animal Nutrition. 2021; 75(2): 79–104. https://doi.org/10.1080/1745039X.2021.1877986

18. Flint H.J., Bayer E.A., Rincon M.T., Lamed R., White B.A. Polysaccharide utilization by gut bacteria: potential for new insights from genomic analysis. Nature Reviews Microbiology. 2008; 6(2): 121–131. https://doi.org/10.1038/nrmicro1817

19. Carpinelli N.A. et al. Effects of peripartal yeast culture supplementation on lactation performance, blood biomarkers, rumen fermentation, and rumen bacteria species in dairy cows. Journal of Dairy Science. 2021; 104(10): 10727–10743. https://doi.org/10.3168/jds.2020-20002

20. Henderson 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/srep14567

21. Russell J.B., Rychlik J.L. Factors That Alter Rumen Microbial Ecology. Science. 2001; 292(5519): 1119–1122. https://doi.org/10.1126/science.1058830

22. Moissl-Eichinger C., Pausan M., Taffner J., Berg G., Bang C., Schmitz R.A. Archaea Are Interactive Components of Complex Microbiomes. Trends in Microbiology. 2018; 26(1): 70–85. https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.07.004

23. Skillman L.C., Evans P.N., Strömpl C., Joblin K.N. 16S rDNA directed PCR primers and detection of methanogens in the bovine rumen. Letters in Applied Microbiology. 2006; 42(3): 222–228. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2005.01833.x

24. Welander P.V., Metcalf W.W. Loss of the mtr operon in Methanosarcina blocks growth on methanol, but not methanogenesis, and reveals an unknown methanogenic pathway. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2005; 102(30): 10664–10669. https://doi.org/10.1073/pnas.0502623102

25. Greening C. et al. Diverse hydrogen production and consumption pathways influence methane production in ruminants. The ISME Journal. 2019; 13(10): 2617–2632. https://doi.org/10.1038/s41396-019-0464-2