Published January 22, 2021
| Version v1
Publication
Open
Impacts of Mootral on Methane Production, Rumen Fermentation, and Microbial Community in an in vitro Study
Creators
- 1. Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
- 2. South Valley University
Description
Methane mitigation strategies have a two-sided benefit for both environment and efficient livestock production. This preliminary short-term in vitro trial using Mootral (garlic and citrus extracts), a novel natural feed supplement, was conducted to evaluate its efficacy on rumen fermentation characteristics, methane production, and the bacterial and archaeal community. The experiment was performed as a batch culture using rumen fluid collected from sheep, and Mootral was supplemented in three concentrations: 0% (Control), 10%, and 20% of the substrate (50% Grass:50% Concentrate). The rumen fermentation data and alpha diversity of microbial community were analyzed by ordinary one-way analysis of variance. The relative abundance and statistical significance of families and operational taxonomic units (OTUs) among the groups were compared by Kruskal–Wallis H test using Calypso software. After 24-h incubation at 39°C, Mootral in a dose-dependent manner improved the production of total volatile fatty acids and propionate while it reduced the acetate proportion and acetate/propionate ratio. The total produced gas was two times higher in the Mootral-supplemented groups than control ( P < 0.01), while the proportion of methane in the produced gas was reduced by 22% ( P < 0.05) and 54% ( P < 0.01) for 10 and 20% Mootral, respectively. Mootral did not change pH, digestibility, and ammonia-nitrogen. Microbial community analyses showed that Mootral effectively changed the ruminal microbiome. The bacterial community showed an increase of the relative abundance of the propionate-producing family such as Prevotellaceae ( P = 0.014) and Veillonellaceae ( P = 0.030), while there was a decrease in the relative abundance of some hydrogen-producing bacteria by Mootral supplementation. In the archaeal community, Methanobacteriaceae was decreased by Mootral supplementation compared with control ( P = 0.032), while the Methanomassiliicoccaceae family increased in a dose-dependent effect ( P = 0.038). The results of the study showed the efficacy of the new mixture to alter the ruminal microbial community, produce more propionate, and reduce microbial groups associated with methane production, thus suggesting that Mootral is a promising natural mixture for methane reduction from ruminants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتمتع استراتيجيات التخفيف من الميثان بفائدة من جانبين لكل من البيئة والإنتاج الحيواني الفعال. تم إجراء هذه التجربة الأولية قصيرة المدى في المختبر باستخدام Mootral (مستخلصات الثوم والحمضيات)، وهو مكمل غذائي طبيعي جديد، لتقييم فعاليته في خصائص تخمير الكرش، وإنتاج الميثان، والمجتمع البكتيري والعتيق. تم إجراء التجربة كمزرعة دفعة باستخدام سائل الكرش الذي تم جمعه من الأغنام، وتم استكمال Mootral بثلاثة تركيزات: 0 ٪ (التحكم)، 10 ٪، و 20 ٪ من الركيزة (50 ٪ عشب:50 ٪ تركيز). تم تحليل بيانات تخمير الكرش وتنوع ألفا للمجتمع الميكروبي من خلال تحليل التباين العادي أحادي الاتجاه. تمت مقارنة الوفرة النسبية والأهمية الإحصائية للأسر ووحدات التصنيف التشغيلية (OTUs) بين المجموعات من خلال اختبار Kruskal - Wallis H باستخدام برنامج Calypso. بعد الحضانة لمدة 24 ساعة عند 39 درجة مئوية، حسنت موترال بطريقة تعتمد على الجرعة إنتاج إجمالي الأحماض الدهنية المتطايرة والبروبيونات بينما قللت من نسبة الأسيتات ونسبة الأسيتات/البروبيونات. كان إجمالي الغاز المنتج أعلى بمرتين في المجموعات المكملة لـ Mootral من التحكم ( P < 0.01)، بينما انخفضت نسبة الميثان في الغاز المنتج بنسبة 22 ٪ ( P < 0.05) و 54 ٪ ( P < 0.01) لـ 10 و 20 ٪ Mootral، على التوالي. لم يغير موترال درجة الحموضة وقابلية الهضم ونيتروجين الأمونيا. أظهرت تحليلات المجتمع الميكروبي أن موترال غيرت بشكل فعال ميكروبيوم الكرش. أظهر المجتمع البكتيري زيادة في الوفرة النسبية للعائلة المنتجة للبروبيونات مثل Prevotellaceae ( P = 0.014) و Veillonellaceae ( P = 0.030)، في حين كان هناك انخفاض في الوفرة النسبية لبعض البكتيريا المنتجة للهيدروجين عن طريق مكملات Mootral. في المجتمع العتيق، انخفضت الميثانوبكتيريا عن طريق مكملات موترال مقارنة مع السيطرة ( P = 0.032)، في حين زادت عائلة الميثانوماسيليكوكات في تأثير يعتمد على الجرعة ( P = 0.038). وأظهرت نتائج الدراسة فعالية الخليط الجديد في تغيير المجتمع الميكروبي الكرش، وإنتاج المزيد من البروبيونات، وتقليل المجموعات الميكروبية المرتبطة بإنتاج الميثان، مما يشير إلى أن موترال هو خليط طبيعي واعد لتقليل الميثان من الحيوانات المجترة.Translated Description (French)
Les stratégies d'atténuation du méthane ont un avantage bilatéral à la fois pour l'environnement et pour une production animale efficace. Cet essai préliminaire à court terme in vitro utilisant Mootral (extraits d'ail et d'agrumes), un nouveau complément alimentaire naturel, a été mené pour évaluer son efficacité sur les caractéristiques de fermentation du rumen, la production de méthane et la communauté bactérienne et archéale. L'expérience a été réalisée en culture discontinue en utilisant du liquide de rumen prélevé sur des moutons, et Mootral a été complété en trois concentrations : 0 % (contrôle), 10 % et 20 % du substrat (50 % herbe :50 % concentré). Les données de fermentation du rumen et la diversité alpha de la communauté microbienne ont été analysées par analyse unidirectionnelle ordinaire de la variance. L'abondance relative et la signification statistique des familles et des unités taxonomiques opérationnelles (OTU) parmi les groupes ont été comparées par le test H de Kruskal–Wallis à l'aide du logiciel Calypso. Après 24 h d'incubation à 39°C, Mootral de manière dose-dépendante a amélioré la production d'acides gras volatils totaux et de propionate tout en réduisant la proportion d'acétate et le rapport acétate/propionate. Le total du gaz produit était deux fois plus élevé dans les groupes supplémentés en Mootral que dans le groupe témoin ( P < 0,01), tandis que la proportion de méthane dans le gaz produit était réduite de 22 % ( P < 0,05) et de 54 % ( P < 0,01) pour 10 et 20 % de Mootral, respectivement. Mootral n'a pas modifié le pH, la digestibilité et l'azote ammoniacal. Les analyses de la communauté microbienne ont montré que Mootral modifiait efficacement le microbiome ruminal. La communauté bactérienne a montré une augmentation de l'abondance relative de la famille productrice de propionates tels que les Prevotellaceae ( P = 0,014) et les Veillonellaceae ( P = 0,030), tandis qu'il y avait une diminution de l'abondance relative de certaines bactéries productrices d'hydrogène par la supplémentation en Mootral. Dans la communauté archéenne, les Methanobacteriaceae ont été diminuées par la supplémentation en Mootral par rapport au contrôle ( P = 0,032), tandis que la famille des Methanomassiliicoccaceae a augmenté dans un effet dose-dépendant ( P = 0,038). Les résultats de l'étude ont montré l'efficacité du nouveau mélange pour modifier la communauté microbienne ruminale, produire plus de propionate et réduire les groupes microbiens associés à la production de méthane, suggérant ainsi que Mootral est un mélange naturel prometteur pour la réduction du méthane des ruminants.Translated Description (Spanish)
Las estrategias de mitigación del metano tienen un beneficio bilateral tanto para el medio ambiente como para la producción ganadera eficiente. Este ensayo preliminar in vitro a corto plazo utilizando Mootral (extractos de ajo y cítricos), un nuevo suplemento alimenticio natural, se realizó para evaluar su eficacia sobre las características de fermentación del rumen, la producción de metano y la comunidad bacteriana y arqueológica. El experimento se realizó como un cultivo por lotes utilizando fluido ruminal recolectado de ovejas, y Mootral se complementó en tres concentraciones: 0% (Control), 10% y 20% del sustrato (50% de hierba:50% de concentrado). Los datos de fermentación del rumen y la diversidad alfa de la comunidad microbiana se analizaron mediante un análisis de varianza unidireccional ordinario. La abundancia relativa y la significación estadística de las familias y las unidades taxonómicas operativas (OTU) entre los grupos se compararon mediante la prueba H de Kruskal–Wallis utilizando el software Calypso. Después de 24 h de incubación a 39 °C, Mootral de una manera dependiente de la dosis mejoró la producción de ácidos grasos volátiles totales y propionato, mientras que redujo la proporción de acetato y la proporción de acetato/propionato. El gas total producido fue dos veces mayor en los grupos suplementados con Mootral que en el control ( P & lt; 0.01), mientras que la proporción de metano en el gas producido se redujo en un 22% ( P & lt; 0.05) y 54% ( P & lt; 0.01) para 10 y 20% Mootral, respectivamente. Mootral no cambió el pH, la digestibilidad y el nitrógeno amoniacal. Los análisis de la comunidad microbiana mostraron que Mootral cambió efectivamente el microbioma ruminal. La comunidad bacteriana mostró un aumento de la abundancia relativa de la familia productora de propionato como Prevotellaceae ( P = 0.014) y Veillonellaceae ( P = 0.030), mientras que hubo una disminución en la abundancia relativa de algunas bacterias productoras de hidrógeno por suplementación Mootral. En la comunidad arqueal, Methanobacteriaceae disminuyó por la suplementación con Mootral en comparación con el control ( P = 0,032), mientras que la familia Methanomassiliicoccaceae aumentó en un efecto dependiente de la dosis ( P = 0,038). Los resultados del estudio mostraron la eficacia de la nueva mezcla para alterar la comunidad microbiana ruminal, producir más propionato y reducir los grupos microbianos asociados con la producción de metano, lo que sugiere que Mootral es una mezcla natural prometedora para la reducción de metano de los rumiantes.Files
pdf.pdf
Files
(928.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6d3feecab79c6b7a3117aae0ec6fcdc2
|
928.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- آثار موترال على إنتاج الميثان، تخمير الكرش، والمجتمع الميكروبي في دراسة في المختبر
- Translated title (French)
- Impacts de Mootral sur la production de méthane, la fermentation du rumen et la communauté microbienne dans une étude in vitro
- Translated title (Spanish)
- Impactos de Mootral en la producción de metano, la fermentación ruminal y la comunidad microbiana en un estudio in vitro
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3125447207
- DOI
- 10.3389/fvets.2020.623817
References
- https://openalex.org/W122717592
- https://openalex.org/W1546958137
- https://openalex.org/W1601821044
- https://openalex.org/W1842963151
- https://openalex.org/W1938590754
- https://openalex.org/W1963075600
- https://openalex.org/W1969797855
- https://openalex.org/W2001624721
- https://openalex.org/W2004533108
- https://openalex.org/W2009319096
- https://openalex.org/W2016867494
- https://openalex.org/W2018339579
- https://openalex.org/W2019258848
- https://openalex.org/W2021442129
- https://openalex.org/W2028952479
- https://openalex.org/W2029980230
- https://openalex.org/W2045389880
- https://openalex.org/W2047591722
- https://openalex.org/W2062296001
- https://openalex.org/W2068966784
- https://openalex.org/W2083170339
- https://openalex.org/W2084289630
- https://openalex.org/W2085390942
- https://openalex.org/W2087640818
- https://openalex.org/W2088235442
- https://openalex.org/W2093683438
- https://openalex.org/W2094509687
- https://openalex.org/W2094841443
- https://openalex.org/W2127255319
- https://openalex.org/W2152300267
- https://openalex.org/W2162823608
- https://openalex.org/W2163047566
- https://openalex.org/W2164748414
- https://openalex.org/W2178426697
- https://openalex.org/W2237296879
- https://openalex.org/W2263041507
- https://openalex.org/W2341421605
- https://openalex.org/W2343392266
- https://openalex.org/W2555655569
- https://openalex.org/W2575397500
- https://openalex.org/W2580024651
- https://openalex.org/W2588445048
- https://openalex.org/W2620435777
- https://openalex.org/W2626771863
- https://openalex.org/W2746035652
- https://openalex.org/W2792457763
- https://openalex.org/W2792886149
- https://openalex.org/W2801907256
- https://openalex.org/W2804721614
- https://openalex.org/W2808099866
- https://openalex.org/W2890442738
- https://openalex.org/W2898031575
- https://openalex.org/W2900810542
- https://openalex.org/W2907970410
- https://openalex.org/W2914485192
- https://openalex.org/W2937007817
- https://openalex.org/W2949414580
- https://openalex.org/W2967666029
- https://openalex.org/W2974782788