Published December 18, 2023
| Version v1
Publication
A survey of fecal virome and bacterial community of the diarrhea-affected cattle in northeast China reveals novel disease-associated ecological risk factors
Creators
- 1. Heilongjiang Bayi Agricultural University
- 2. Harbin Veterinary Research Institute
- 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
Description
ABSTRACT Limited information on the virome and bacterial community hampers our ability to discern systemic ecological risk factors that cause cattle diarrhea, which has become a pressing issue in the control of disease. A total of 110 viruses, 1,011 bacterial genera, and 322 complete viral genomes were identified from 70 sequencing samples mixed with 1,120 fecal samples from 58 farms in northeast China. For the diarrheic samples, the identified virome and bacterial community varied in terms of composition, abundance, diversity, and geographic distribution in relation to different disease-associated ecological factors; the abundance of identified viruses and bacteria was significantly correlated with the host factors of clinical status, cattle type, and age, and with environmental factors such as aquaculture model and geographical location ( P < 0.05); a significant interaction occurred between viruses and viruses, bacteria and bacteria, as well as between bacteria and viruses ( P < 0.05). The abundance of SMB53 , Butyrivibrio , Facklamia , Trichococcus , and Turicibacter was significantly correlated with the health status of cattle ( P < 0.05). The proportion of BRV, BCoV, BKV, BToV, BoNoV, BoNeV, BoAstV, BEV, BoPV, and BVDV in 1,120 fecal samples varied from 1.61% to 12.05%. A series of significant correlations were observed between the prevalence of individual viruses and the disease-associated ecological factors. A genome-based phylogenetic analysis revealed high variability of 10 bovine enteric viruses. The bovine hungarovirus was initially identified in both dairy and beef cattle in China. This study elucidates the fecal virome and bacterial community signatures of cattle affected by diarrhea, and reveals novel disease-associated ecological risk factors, including cattle type, cattle age, aquaculture model, and geographical location. IMPORTANCE The lack of data on the virome and bacterial community restricts our capability to recognize ecological risk factors for bovine diarrhea disease, thereby hindering our overall comprehension of the disease's cause. In this study, we found that, for the diarrheal samples, the identified virome and bacterial community varied in terms of composition, abundance, diversity, configuration, and geographic distribution in relation to different disease-associated ecological factors. A series of significant correlations were observed between the prevalence of individual viruses and the disease-associated ecological factors. Our study aims to uncover novel ecological risk factors of bovine diarrheal disease by examining the pathogenic microorganism-host-environment disease ecology, thereby providing a new perspective on the control of bovine diarrheal diseases.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعيق المعلومات المحدودة عن المجتمع الفيروسي والبكتيري قدرتنا على تمييز عوامل الخطر البيئية النظامية التي تسبب إسهال الماشية، والتي أصبحت قضية ملحة في السيطرة على المرض. تم تحديد ما مجموعه 110 فيروسات و 1011 جنسًا بكتيريًا و 322 جينومًا فيروسيًا كاملاً من 70 عينة تسلسل مختلطة مع 1120 عينة براز من 58 مزرعة في شمال شرق الصين. بالنسبة لعينات الإسهال، اختلف المجتمع الفيروسي والبكتيري المحدد من حيث التركيب والوفرة والتنوع والتوزيع الجغرافي فيما يتعلق بالعوامل البيئية المختلفة المرتبطة بالأمراض ؛ ارتبطت وفرة الفيروسات والبكتيريا المحددة بشكل كبير بالعوامل المضيفة للحالة السريرية ونوع الماشية والعمر، وبالعوامل البيئية مثل نموذج تربية الأحياء المائية والموقع الجغرافي ( P < 0.05 )؛ حدث تفاعل كبير بين الفيروسات والفيروسات والبكتيريا والبكتيريا، وكذلك بين البكتيريا والفيروسات ( P < 0.05). كانت وفرة SMB53 و Butyrivibrio و Facklamia و Trichococcus و Turicibacter مرتبطة بشكل كبير بالحالة الصحية للماشية ( P < 0.05). تفاوتت نسبة BRV و BCoV و BKV و BToV و BoNoV و BoNeV و BoAstV و BEV و BoPV و BVDV في 1120 عينة برازية من 1.61 ٪ إلى 12.05 ٪. لوحظت سلسلة من الارتباطات المهمة بين انتشار الفيروسات الفردية والعوامل البيئية المرتبطة بالمرض. كشف التحليل الوراثي القائم على الجينوم عن تباين كبير في 10 فيروسات معوية بقرية. تم التعرف على فيروس الهنغار البقري في البداية في كل من منتجات الألبان ولحوم البقر في الصين. توضح هذه الدراسة التواقيع المجتمعية الفيروسية والبكتيرية البرازية للماشية المصابة بالإسهال، وتكشف عن عوامل الخطر البيئية الجديدة المرتبطة بالأمراض، بما في ذلك نوع الماشية وعمر الماشية ونموذج تربية الأحياء المائية والموقع الجغرافي. أهمية إن نقص البيانات عن المجتمع الفيروسي والبكتيري يحد من قدرتنا على التعرف على عوامل الخطر البيئية لمرض الإسهال البقري، مما يعيق فهمنا العام لسبب المرض. في هذه الدراسة، وجدنا أنه بالنسبة لعينات الإسهال، اختلف المجتمع الفيروسي والبكتيري المحدد من حيث التكوين والوفرة والتنوع والتكوين والتوزيع الجغرافي فيما يتعلق بالعوامل البيئية المختلفة المرتبطة بالأمراض. لوحظت سلسلة من الارتباطات المهمة بين انتشار الفيروسات الفردية والعوامل البيئية المرتبطة بالمرض. تهدف دراستنا إلى الكشف عن عوامل الخطر البيئية الجديدة لأمراض الإسهال البقري من خلال فحص بيئة الأمراض المسببة للكائنات الحية الدقيقة المضيفة للبيئة، وبالتالي توفير منظور جديد للسيطرة على أمراض الإسهال البقري.Translated Description (French)
RÉSUMÉ Des informations limitées sur le virome et la communauté bactérienne entravent notre capacité à discerner les facteurs de risque écologiques systémiques qui causent la diarrhée du bétail, qui est devenue un problème urgent dans le contrôle de la maladie. Au total, 110 virus, 1 011 genres bactériens et 322 génomes viraux complets ont été identifiés à partir de 70 échantillons de séquençage mélangés à 1 120 échantillons fécaux provenant de 58 fermes du nord-est de la Chine. Pour les échantillons diarrhéiques, la communauté viromique et bactérienne identifiée variait en termes de composition, d'abondance, de diversité et de distribution géographique en fonction de différents facteurs écologiques associés à la maladie ; l'abondance des virus et des bactéries identifiés était significativement corrélée avec les facteurs hôtes de l'état clinique, du type de bétail et de l'âge, et avec des facteurs environnementaux tels que le modèle d'aquaculture et la situation géographique ( P < 0,05) ; une interaction significative s'est produite entre les virus et les virus, les bactéries et les bactéries, ainsi qu'entre les bactéries et les virus ( P < 0,05). L'abondance de SMB53 , Butyrivibrio , Facklamia , Trichococcus et Turicibacter était significativement corrélée à l'état de santé des bovins ( P < 0,05). La proportion de BRV, BCoV, BKV, BToV, BoNoV, BoNeV, BoAstV, BEV, BOPV et BVDV dans 1 120 échantillons de matières fécales variait de 1,61 % à 12,05 %. Une série de corrélations significatives ont été observées entre la prévalence des virus individuels et les facteurs écologiques associés à la maladie. Une analyse phylogénétique basée sur le génome a révélé une grande variabilité de 10 virus entériques bovins. Le hungarovirus bovin a d'abord été identifié chez les bovins laitiers et les bovins de boucherie en Chine. Cette étude élucide le virome fécal et les signatures de la communauté bactérienne des bovins atteints de diarrhée et révèle de nouveaux facteurs de risque écologiques associés à la maladie, notamment le type de bovin, l'âge du bovin, le modèle d'aquaculture et la situation géographique. IMPORTANCE Le manque de données sur le virome et la communauté bactérienne limite notre capacité à reconnaître les facteurs de risque écologiques de la diarrhée bovine, entravant ainsi notre compréhension globale de la cause de la maladie. Dans cette étude, nous avons constaté que, pour les échantillons diarrhéiques, la communauté viromique et bactérienne identifiée variait en termes de composition, d'abondance, de diversité, de configuration et de distribution géographique en fonction de différents facteurs écologiques associés à la maladie. Une série de corrélations significatives ont été observées entre la prévalence des virus individuels et les facteurs écologiques associés à la maladie. Notre étude vise à découvrir de nouveaux facteurs de risque écologiques de la maladie diarrhéique bovine en examinant l'écologie pathogène micro-organisme-maladie de l'environnement hôte, offrant ainsi une nouvelle perspective sur le contrôle des maladies diarrhéiques bovines.Translated Description (Spanish)
RESUMEN LA información limitada sobre el viroma y la comunidad bacteriana dificulta nuestra capacidad para discernir los factores de riesgo ecológicos sistémicos que causan la diarrea del ganado, que se ha convertido en un problema apremiante en el control de la enfermedad. Se identificaron un total de 110 virus, 1.011 géneros bacterianos y 322 genomas virales completos a partir de 70 muestras de secuenciación mezcladas con 1.120 muestras fecales de 58 granjas en el noreste de China. Para las muestras diarreicas, el viroma identificado y la comunidad bacteriana variaron en términos de composición, abundancia, diversidad y distribución geográfica en relación con diferentes factores ecológicos asociados a la enfermedad; la abundancia de virus y bacterias identificados se correlacionó significativamente con los factores del huésped de estado clínico, tipo de ganado y edad, y con factores ambientales como el modelo de acuicultura y la ubicación geográfica ( P < 0.05); se produjo una interacción significativa entre virus y virus, bacterias y bacterias, así como entre bacterias y virus ( P < 0.05). La abundancia de SMB53 , Butyrivibrio , Facklamia , Trichococcus y Turicibacter se correlacionó significativamente con el estado de salud del ganado ( P < 0.05). La proporción de BRV, BCoV, BKV, BToV, BoNoV, BoNeV, BoAstV, BEV, BoPV y BVDV en 1,120 muestras fecales varió de 1.61% a 12.05%. Se observó una serie de correlaciones significativas entre la prevalencia de virus individuales y los factores ecológicos asociados a la enfermedad. Un análisis filogenético basado en el genoma reveló una alta variabilidad de 10 virus entéricos bovinos. El hungarovirus bovino se identificó inicialmente tanto en ganado lechero como de carne en China. Este estudio aclara el viroma fecal y las firmas de la comunidad bacteriana del ganado afectado por diarrea, y revela nuevos factores de riesgo ecológicos asociados a la enfermedad, incluido el tipo de ganado, la edad del ganado, el modelo de acuicultura y la ubicación geográfica. IMPORTANCIA La falta de datos sobre el viroma y la comunidad bacteriana restringe nuestra capacidad para reconocer los factores de riesgo ecológicos de la diarrea bovina, lo que dificulta nuestra comprensión general de la causa de la enfermedad. En este estudio, encontramos que, para las muestras diarreicas, el viroma identificado y la comunidad bacteriana variaron en términos de composición, abundancia, diversidad, configuración y distribución geográfica en relación con diferentes factores ecológicos asociados a la enfermedad. Se observó una serie de correlaciones significativas entre la prevalencia de virus individuales y los factores ecológicos asociados a la enfermedad. Nuestro estudio tiene como objetivo descubrir nuevos factores de riesgo ecológicos de la enfermedad diarreica bovina mediante el examen de la ecología de la enfermedad patógena microorganismo-huésped-ambiente, proporcionando así una nueva perspectiva sobre el control de las enfermedades diarreicas bovinas.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف مسح للفيروسات البرازية والمجتمع البكتيري للماشية المصابة بالإسهال في شمال شرق الصين عن عوامل خطر بيئية جديدة مرتبطة بالأمراض
- Translated title (French)
- Une enquête sur le virome fécal et la communauté bactérienne des bovins atteints de diarrhée dans le nord-est de la Chine révèle de nouveaux facteurs de risque écologiques associés à la maladie
- Translated title (Spanish)
- Un estudio del viroma fecal y la comunidad bacteriana del ganado afectado por la diarrea en el noreste de China revela nuevos factores de riesgo ecológicos asociados a enfermedades
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4389899764
- DOI
- 10.1128/msystems.00842-23
References
- https://openalex.org/W1449531737
- https://openalex.org/W1665788647
- https://openalex.org/W1741261191
- https://openalex.org/W1756387575
- https://openalex.org/W1964535318
- https://openalex.org/W1968880814
- https://openalex.org/W1979997070
- https://openalex.org/W1989014451
- https://openalex.org/W1990273453
- https://openalex.org/W2001568635
- https://openalex.org/W2003885210
- https://openalex.org/W2004602877
- https://openalex.org/W2017162748
- https://openalex.org/W2033676113
- https://openalex.org/W2035742252
- https://openalex.org/W2040084574
- https://openalex.org/W2040380385
- https://openalex.org/W2048357119
- https://openalex.org/W2058530259
- https://openalex.org/W2073703335
- https://openalex.org/W2083226337
- https://openalex.org/W2088704705
- https://openalex.org/W2100448727
- https://openalex.org/W2116279310
- https://openalex.org/W2132895635
- https://openalex.org/W2140019336
- https://openalex.org/W2152207030
- https://openalex.org/W2156550327
- https://openalex.org/W2158266834
- https://openalex.org/W2162088497
- https://openalex.org/W2336330109
- https://openalex.org/W2346556043
- https://openalex.org/W2401404581
- https://openalex.org/W2464484550
- https://openalex.org/W2484124738
- https://openalex.org/W2610517983
- https://openalex.org/W2612817723
- https://openalex.org/W2735092275
- https://openalex.org/W2741825542
- https://openalex.org/W2782050803
- https://openalex.org/W2792293704
- https://openalex.org/W2909843111
- https://openalex.org/W2945835575
- https://openalex.org/W2946804179
- https://openalex.org/W2958153153
- https://openalex.org/W2976130457
- https://openalex.org/W2984487692
- https://openalex.org/W2998979055
- https://openalex.org/W3003571560
- https://openalex.org/W3021354673
- https://openalex.org/W3022080396
- https://openalex.org/W3092434457
- https://openalex.org/W3131970780
- https://openalex.org/W3150909283
- https://openalex.org/W3156929475
- https://openalex.org/W3172366125
- https://openalex.org/W3194665116
- https://openalex.org/W3201477541
- https://openalex.org/W3210750439
- https://openalex.org/W3212813685
- https://openalex.org/W3217227638
- https://openalex.org/W4210985903
- https://openalex.org/W4213342171
- https://openalex.org/W4213438312
- https://openalex.org/W4223447477
- https://openalex.org/W4223937782
- https://openalex.org/W4229447313
- https://openalex.org/W4281256932
- https://openalex.org/W4281716262
- https://openalex.org/W4281771293
- https://openalex.org/W4283805878
- https://openalex.org/W4284672540
- https://openalex.org/W4295009018
- https://openalex.org/W4309609607
- https://openalex.org/W4309908811