Published October 3, 2018
| Version v1
Publication
Open
Metagenome sequencing to analyze the impacts of thiamine supplementation on ruminal fungi in dairy cows fed high-concentrate diets
- 1. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 2. China Agricultural University
- 3. Beijing University of Agriculture
Description
Ruminal thiamine deficiencies occur when dairy cows are overfed with high-concentrate diet, and thiamine supplementation has been proved to attenuate high-concentrate diet induced SARA. However, there is limited knowledge of the relationship between thiamine supplementation in high-concentrate diets and ruminal fungi. In order to investigate the impacts of thiamine supplementation on ruminal fungi, twelve Chinese Holstein dairy cows were randomly assigned into three treatments: control diet (CON; 20% starch, dry matter basis), high-concentrate diet (HC; 33.2% starch, dry matter basis) and high-concentrate diet supplemented with 180 mg thiamine/kg dry matter intake. Dry matter intake and milk production were recorded during the experimental periods. On day 21, rumen fluid samples were collected at 3 h postfeeding and ruminal pH, thiamine concentration and volatile fatty acids were measured. Metagenome sequencing method was conducted to detect ruminal fungi composition. Feeding HC significantly decreased dry matter intake, milk production, ruminal pH, ruminal acetate and thiamine concentration, however, significantly increased propionate and isovalerate (P < 0.05). These changes were inversed by thiamine supplementation (P < 0.05). Totally, seven phyla and almost 1050 species of rumen fungi were identified across all samples in which especially, 3 genera and 10 species of strictly anaerobic fungi phylum Neocallimastigomycota was found. Principal coordinate analysis indicated that feeding HC and thiamine supplementation caused a significant inverse in ruminal fungi composition. Feeding HC significantly decreased the abundance of fungi compared with CON (P < 0.05) while thiamine supplementation significantly increased the abundance of ruminal fungi (P < 0.05). These results indicated that thiamine supplementation may effectively attenuate rumen metabolic disorder caused by HC diet through buffering the ruminal pH, shifting the rumen fermentation pattern and increasing the abundance of ruminal fungi. The findings in this study could therefore contribute to the further understanding of the mechanism of thiamine's function in dairy cows.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يحدث نقص الثيامين الكريهي عندما تتغذى الأبقار الحلوب بشكل مفرط على نظام غذائي عالي التركيز، وقد ثبت أن مكملات الثيامين تخفف من سارة التي يسببها النظام الغذائي عالي التركيز. ومع ذلك، هناك معرفة محدودة بالعلاقة بين مكملات الثيامين في الوجبات الغذائية عالية التركيز والفطريات الرومية. من أجل التحقيق في آثار مكملات الثيامين على الفطريات الكرشية، تم تخصيص اثني عشر بقرة صينية من منتجات ألبان هولشتاين بشكل عشوائي في ثلاثة علاجات: النظام الغذائي المتحكم (كون ؛ 20 ٪ نشا، أساس المادة الجافة)، والنظام الغذائي عالي التركيز (هك ؛ 33.2 ٪ نشا، أساس المادة الجافة) والنظام الغذائي عالي التركيز المكمل بـ 180 ملغ ثيامين/كغ من المادة الجافة. تم تسجيل كمية المادة الجافة وإنتاج الحليب خلال الفترات التجريبية. في اليوم 21، تم جمع عينات سائل الكرش في 3 ساعات بعد الرضاعة وتم قياس درجة الحموضة الكريهة وتركيز الثيامين والأحماض الدهنية المتطايرة. تم إجراء طريقة تسلسل الميتاجينوم للكشف عن تكوين الفطريات الرومية. قللت تغذية HC بشكل كبير من تناول المادة الجافة وإنتاج الحليب ودرجة الحموضة الرومية والأسيتات الرومية وتركيز الثيامين، ومع ذلك، زادت بشكل كبير من بروبيونات وإيزوفاليرات (P < 0.05). تم عكس هذه التغييرات عن طريق مكملات الثيامين (P < 0.05). تم تحديد سبعة أنواع وما يقرب من 1050 نوعًا من فطريات الكرش في جميع العينات التي تم العثور فيها على 3 أجناس و 10 أنواع من الفطريات اللاهوائية الدقيقة Neocallimastigomycota. أشار تحليل الإحداثيات الرئيسي إلى أن تغذية HC ومكملات الثيامين تسببت في انعكاس كبير في تكوين الفطريات الرومية. قللت تغذية هك بشكل كبير من وفرة الفطريات مقارنة مع كون (ف < 0.05) في حين أن مكملات الثيامين زادت بشكل كبير من وفرة الفطريات الكرشية (ف < 0.05). أشارت هذه النتائج إلى أن مكملات الثيامين قد تخفف بشكل فعال من اضطراب استقلاب الكرش الناجم عن نظام غذائي HC من خلال تخزين درجة الحموضة الكرش، وتغيير نمط تخمير الكرش وزيادة وفرة الفطريات الكرش. لذلك يمكن أن تسهم النتائج في هذه الدراسة في زيادة فهم آلية وظيفة الثيامين في الأبقار الحلوب.Translated Description (French)
Les carences en thiamine se produisent lorsque les vaches laitières sont suralimentées avec un régime riche en concentration, et il a été prouvé que la supplémentation en thiamine atténue la SARA induite par un régime riche en concentration. Cependant, les connaissances sur la relation entre la supplémentation en thiamine dans les régimes à forte concentration et les champignons ruminaux sont limitées. Afin d'étudier les impacts de la supplémentation en thiamine sur les champignons ruminaux, douze vaches laitières Holstein chinoises ont été réparties au hasard en trois traitements : régime témoin (CON ; 20 % d'amidon, sur la base de la matière sèche), régime à haute concentration (HC ; 33,2 % d'amidon, sur la base de la matière sèche) et régime à haute concentration supplémenté avec 180 mg de thiamine/kg de matière sèche. La consommation de matière sèche et la production de lait ont été enregistrées pendant les périodes expérimentales. Au jour 21, des échantillons de liquide de rumen ont été prélevés 3 h après l'alimentation et le pH ruminal, la concentration de thiamine et les acides gras volatils ont été mesurés. Une méthode de séquençage du métagénome a été menée pour détecter la composition des champignons ruminaux. L'alimentation des HC a diminué de manière significative l'apport en matière sèche, la production de lait, le pH ruminal, l'acétate ruminal et la concentration de thiamine, mais a augmenté de manière significative le propionate et l'isovalérate (P < 0,05). Ces changements ont été inversés par la supplémentation en thiamine (P < 0,05). Au total, sept phylums et près de 1050 espèces de champignons du rumen ont été identifiés dans tous les échantillons dans lesquels, en particulier, 3 genres et 10 espèces de champignons strictement anaérobies phylum Neocallimastigomycota ont été trouvés. L'analyse des coordonnées principales a indiqué que la supplémentation en HC et en thiamine provoquait une inversion significative de la composition des champignons ruminaux. L'alimentation avec HC a significativement diminué l'abondance des champignons par rapport à CON (P < 0,05) tandis que la supplémentation en thiamine a significativement augmenté l'abondance des champignons ruminaux (P < 0,05). Ces résultats ont indiqué que la supplémentation en thiamine peut atténuer efficacement les troubles métaboliques du rumen causés par le régime HC en tamponnant le pH du rumen, en modifiant le schéma de fermentation du rumen et en augmentant l'abondance des champignons du rumen. Les résultats de cette étude pourraient donc contribuer à une meilleure compréhension du mécanisme de la fonction de la thiamine chez les vaches laitières.Translated Description (Spanish)
Las deficiencias de tiamina ruminal ocurren cuando las vacas lecheras se sobrealimentan con una dieta alta en concentrado, y se ha demostrado que la suplementación con tiamina atenúa la SARA inducida por una dieta alta en concentrado. Sin embargo, existe un conocimiento limitado de la relación entre la suplementación con tiamina en dietas de alto concentrado y los hongos ruminales. Con el fin de investigar los impactos de la suplementación con tiamina en los hongos ruminales, doce vacas lecheras chinas Holstein fueron asignadas aleatoriamente a tres tratamientos: dieta de control (CON; 20% de almidón, base de materia seca), dieta alta en concentrado (HC; 33.2% de almidón, base de materia seca) y dieta alta en concentrado suplementada con 180 mg de tiamina/kg de ingesta de materia seca. La ingesta de materia seca y la producción de leche se registraron durante los períodos experimentales. El día 21, se recogieron muestras de fluido ruminal a las 3 h posteriores a la alimentación y se midieron el pH ruminal, la concentración de tiamina y los ácidos grasos volátiles. Se llevó a cabo el método de secuenciación del metagenoma para detectar la composición de hongos ruminales. La alimentación con HC disminuyó significativamente la ingesta de materia seca, la producción de leche, el pH ruminal, el acetato ruminal y la concentración de tiamina, sin embargo, aumentó significativamente el propionato y el isovalerato (P < 0.05). Estos cambios fueron invertidos por la suplementación con tiamina (P < 0.05). En total, se identificaron siete filos y casi 1050 especies de hongos del rumen en todas las muestras en las que, especialmente, se encontraron 3 géneros y 10 especies de hongos estrictamente anaeróbicos del filo Neocallimastigomycota. El análisis de coordenadas principales indicó que la alimentación con HC y la suplementación con tiamina causaron un inverso significativo en la composición de los hongos ruminales. La alimentación con HC disminuyó significativamente la abundancia de hongos en comparación CON con (P < 0.05), mientras que la suplementación con tiamina aumentó significativamente la abundancia de hongos ruminales (P < 0.05). Estos resultados indicaron que la suplementación con tiamina puede atenuar eficazmente el trastorno metabólico del rumen causado por la dieta HC al amortiguar el pH ruminal, cambiar el patrón de fermentación del rumen y aumentar la abundancia de hongos ruminales. Por lo tanto, los hallazgos de este estudio podrían contribuir a una mayor comprensión del mecanismo de la función de la tiamina en las vacas lecheras.Files
s13568-018-0680-6.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d6c72ac018d2f1935e05e8ccc727e524
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تسلسل الميتاجينوم لتحليل آثار مكملات الثيامين على الفطريات الكرشية في الأبقار الحلوب التي تتغذى على أنظمة غذائية عالية التركيز
- Translated title (French)
- Séquençage du métagénome pour analyser les impacts de la supplémentation en thiamine sur les champignons ruminaux chez les vaches laitières nourries avec des régimes riches en concentration
- Translated title (Spanish)
- Secuenciación del metagenoma para analizar los impactos de la suplementación con tiamina en hongos ruminales en vacas lecheras alimentadas con dietas de alto concentrado
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2894924645
- DOI
- 10.1186/s13568-018-0680-6
References
- https://openalex.org/W1604486658
- https://openalex.org/W1723262713
- https://openalex.org/W1964027278
- https://openalex.org/W1969797855
- https://openalex.org/W1973311043
- https://openalex.org/W1989629691
- https://openalex.org/W1997943959
- https://openalex.org/W1999204482
- https://openalex.org/W2037251176
- https://openalex.org/W2043982455
- https://openalex.org/W2046551603
- https://openalex.org/W2049338857
- https://openalex.org/W2067744122
- https://openalex.org/W2071841602
- https://openalex.org/W2082241067
- https://openalex.org/W2094100452
- https://openalex.org/W2098253186
- https://openalex.org/W2104202599
- https://openalex.org/W2105484256
- https://openalex.org/W2140682278
- https://openalex.org/W2151818782
- https://openalex.org/W2156649314
- https://openalex.org/W2161546116
- https://openalex.org/W2168340379
- https://openalex.org/W2211786690
- https://openalex.org/W2291890880
- https://openalex.org/W2307752832
- https://openalex.org/W2328023807
- https://openalex.org/W2401688307
- https://openalex.org/W2465681871
- https://openalex.org/W2511701529
- https://openalex.org/W2534284271
- https://openalex.org/W2594339674
- https://openalex.org/W2735472327
- https://openalex.org/W2755988488
- https://openalex.org/W2769265843
- https://openalex.org/W2800129333
- https://openalex.org/W4211024265