Published November 3, 2014
| Version v1
Publication
Open
Bacterial Diversity Dynamics Associated with Different Diets and Different Primer Pairs in the Rumen of Kankrej Cattle
Creators
- 1. University of Pennsylvania
- 2. Anand Agricultural University
- 3. Sardarkrushinagar Dantiwada Agricultural University
Description
The ruminal microbiome in herbivores plays a dominant role in the digestion of lignocellulose and has potential to improve animal productivity. Kankrej cattle, a popular native breed of the Indian subcontinent, were used to investigate the effect of different dietary treatments on the bacterial diversity in ruminal fractions using different primer pairs. Two groups of four cows were assigned to two primary diets of either dry or green forages. Each group was fed one of three dietary treatments for six weeks each. Dietary treatments were; K1 (50% dry/green roughage: 50% concentrate), K2 (75% dry/green roughage: 25% concentrate) and K3 (100% dry/green roughage). Rumen samples were collected using stomach tube at the end of each dietary period and separated into solid and liquid fractions. The DNA was extracted and amplified for V1-V3, V4-V5 and V6-V8 hypervariable regions using P1, P2 and P3 primer pairs, sequenced on a 454 Roche platform and analyzed using QIIME. Community compositions and the abundance of most bacterial lineages were driven by interactions between primer pair, dietary treatment and fraction. The most abundant bacterial phyla identified were Bacteroidetes and Firmicutes however, the abundance of these phyla varied between different primer pairs; in each primer pair the abundance was dependent on the dietary treatment and fraction. The abundance of Bacteroidetes in cattle receiving K1 treatment indicate their diverse functional capabilities in the digestion of both carbohydrate and protein while the predominance of Firmicutes in the K2 and K3 treatments signifies their metabolic role in fibre digestion. It is apparent that both liquid and solid fractions had distinct bacterial community patterns (P<0.001) congruent to changes in the dietary treatments. It can be concluded that the P1 primer pair flanking the V1-V3 hyper-variable region provided greater species richness and diversity of bacterial populations in the rumen of Kankrej cattle.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يلعب الميكروبيوم المجتر في الحيوانات العاشبة دورًا مهيمنًا في هضم اللجنوسليلوز ولديه القدرة على تحسين الإنتاجية الحيوانية. تم استخدام ماشية كانكريج، وهي سلالة محلية شهيرة في شبه القارة الهندية، للتحقيق في تأثير العلاجات الغذائية المختلفة على التنوع البكتيري في الكسور المجترية باستخدام أزواج تمهيدية مختلفة. تم تخصيص مجموعتين من أربع أبقار لنظامين غذائيين أساسيين إما للأعلاف الجافة أو الخضراء. تم تغذية كل مجموعة بواحد من ثلاثة علاجات غذائية لمدة ستة أسابيع لكل منها. كانت العلاجات الغذائية ؛ K1 (50 ٪ خشن جاف/أخضر: 50 ٪ مركز)، K2 (75 ٪ خشن جاف/أخضر: 25 ٪ مركز) و K3 (100 ٪ خشن جاف/أخضر). تم جمع عينات الكرش باستخدام أنبوب المعدة في نهاية كل فترة غذائية وفصلها إلى أجزاء صلبة وسائلة. تم استخراج الحمض النووي وتضخيمه للمناطق ذات المتغير الفائق V1 - V3 و V4 - V5 و V6 - V8 باستخدام أزواج تمهيدية P1 و P2 و P3، وتسلسلها على منصة 454 Roche وتحليلها باستخدام QIIME. كانت التراكيب المجتمعية ووفرة معظم السلالات البكتيرية مدفوعة بالتفاعلات بين الزوج التمهيدي والعلاج الغذائي والجزء. كانت الشُعب البكتيرية الأكثر وفرة التي تم تحديدها هي البكتيريا البكتيرية والفيرميكوتس، ومع ذلك، فإن وفرة هذه الشُعب تنوعت بين أزواج تمهيدية مختلفة ؛ في كل زوج تمهيدي كانت الوفرة تعتمد على العلاج الغذائي والجزء. تشير وفرة البكتيريا في الماشية التي تتلقى علاج K1 إلى قدراتها الوظيفية المتنوعة في هضم كل من الكربوهيدرات والبروتين، في حين أن غلبة البكتيريا في علاجات K2 و K3 تشير إلى دورها الأيضي في هضم الألياف. من الواضح أن كل من الكسور السائلة والصلبة لها أنماط مجتمعية بكتيرية مميزة (P<0.001) متطابقة مع التغيرات في العلاجات الغذائية. يمكن الاستنتاج أن الزوج التمهيدي P1 الذي يحيط بالمنطقة شديدة المتغير V1 - V3 وفر ثراءً أكبر للأنواع وتنوعًا في التجمعات البكتيرية في كرش ماشية كانكريج.Translated Description (French)
Le microbiome ruminal chez les herbivores joue un rôle dominant dans la digestion de la lignocellulose et a le potentiel d'améliorer la productivité animale. Les bovins Kankrej, une race indigène populaire du sous-continent indien, ont été utilisés pour étudier l'effet de différents traitements alimentaires sur la diversité bactérienne dans les fractions ruminales en utilisant différentes paires d'amorces. Deux groupes de quatre vaches ont été affectés à deux régimes primaires de fourrages secs ou verts. Chaque groupe a reçu l'un des trois traitements diététiques pendant six semaines chacun. Les traitements diététiques étaient : K1 (50 % de fourrage sec/vert : 50 % de concentré), K2 (75 % de fourrage sec/vert : 25 % de concentré) et K3 (100 % de fourrage sec/vert). Des échantillons de rumen ont été prélevés à l'aide d'un tube gastrique à la fin de chaque période alimentaire et séparés en fractions solides et liquides. L'ADN a été extrait et amplifié pour les régions hypervariables V1-V3, V4-V5 et V6-V8 à l'aide de paires d'amorces P1, P2 et P3, séquencées sur une plate-forme Roche 454 et analysées à l'aide de QIIME. Les compositions communautaires et l'abondance de la plupart des lignées bactériennes ont été déterminées par les interactions entre la paire d'amorces, le traitement alimentaire et la fraction. Les phylums bactériens les plus abondants identifiés étaient Bacteroidetes et Firmicutes. Cependant, l'abondance de ces phylums variait entre différentes paires d'amorces ; dans chaque paire d'amorces, l'abondance dépendait du traitement alimentaire et de la fraction. L'abondance de Bacteroidetes chez les bovins recevant un traitement K1 indique leurs diverses capacités fonctionnelles dans la digestion des glucides et des protéines, tandis que la prédominance des Firmicutes dans les traitements K2 et K3 indique leur rôle métabolique dans la digestion des fibres. Il est évident que les fractions liquides et solides avaient des modèles de communauté bactérienne distincts (P<0,001) congruents aux changements dans les traitements alimentaires. On peut conclure que la paire d'amorces P1 flanquant la région hyper-variable V1-V3 a fourni une plus grande richesse en espèces et une plus grande diversité de populations bactériennes dans le rumen des bovins de Kankrej.Translated Description (Spanish)
El microbioma ruminal en los herbívoros juega un papel dominante en la digestión de la lignocelulosa y tiene potencial para mejorar la productividad animal. El ganado Kankrej, una raza nativa popular del subcontinente indio, se utilizó para investigar el efecto de diferentes tratamientos dietéticos sobre la diversidad bacteriana en las fracciones ruminales utilizando diferentes pares de cebadores. Se asignaron dos grupos de cuatro vacas a dos dietas primarias de forrajes secos o verdes. Cada grupo fue alimentado con uno de los tres tratamientos dietéticos durante seis semanas cada uno. Los tratamientos dietéticos fueron; K1 (50% de forraje seco/verde: 50% de concentrado), K2 (75% de forraje seco/verde: 25% de concentrado) y K3 (100% de forraje seco/verde). Las muestras de rumen se recolectaron utilizando un tubo estomacal al final de cada período dietético y se separaron en fracciones sólidas y líquidas. El ADN se extrajo y amplificó para las regiones hipervariables V1-V3, V4-V5 y V6-V8 utilizando pares de cebadores P1, P2 y P3, se secuenció en una plataforma 454 Roche y se analizó utilizando QIIME. Las composiciones de la comunidad y la abundancia de la mayoría de los linajes bacterianos fueron impulsadas por las interacciones entre el par de cebadores, el tratamiento dietético y la fracción. Los filos bacterianos más abundantes identificados fueron Bacteroidetes y Firmicutes, sin embargo, la abundancia de estos filos variaba entre diferentes pares de cebadores; en cada par de cebadores la abundancia dependía del tratamiento dietético y la fracción. La abundancia de Bacteroidetes en el ganado que recibe tratamiento K1 indica sus diversas capacidades funcionales en la digestión tanto de carbohidratos como de proteínas, mientras que el predominio de Firmicutes en los tratamientos K2 y K3 significa su papel metabólico en la digestión de la fibra. Es evidente que tanto las fracciones líquidas como las sólidas tenían distintos patrones de comunidad bacteriana (P<0,001) congruentes con los cambios en los tratamientos dietéticos. Se puede concluir que el par de cebadores P1 que flanquea la región hipervariable V1-V3 proporcionó una mayor riqueza de especies y diversidad de poblaciones bacterianas en el rumen del ganado Kankrej.Files
journal.pone.0111710&type=printable.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:38f0e24d17d85f828d35bb7a5fa740c3
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ديناميكيات التنوع البكتيري المرتبطة بالأنظمة الغذائية المختلفة والأزواج التمهيدية المختلفة في كرش ماشية كانكريج
- Translated title (French)
- Dynamique de la diversité bactérienne associée à différents régimes et différentes paires d'apprêts dans le rumen des bovins de Kankrej
- Translated title (Spanish)
- Dinámica de diversidad bacteriana asociada con diferentes dietas y diferentes pares de cebadores en el rumen del ganado Kankrej
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2025130109
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0111710
References
- https://openalex.org/W1207566051
- https://openalex.org/W122717592
- https://openalex.org/W1533313469
- https://openalex.org/W1556124044
- https://openalex.org/W1598427740
- https://openalex.org/W1791491556
- https://openalex.org/W1824882275
- https://openalex.org/W1865271396
- https://openalex.org/W1935948232
- https://openalex.org/W1967821667
- https://openalex.org/W1967850793
- https://openalex.org/W1976255830
- https://openalex.org/W1979878645
- https://openalex.org/W1980750600
- https://openalex.org/W1997748083
- https://openalex.org/W1997841103
- https://openalex.org/W2001970512
- https://openalex.org/W2005786362
- https://openalex.org/W2007662336
- https://openalex.org/W2010735383
- https://openalex.org/W2026347365
- https://openalex.org/W2031611770
- https://openalex.org/W2032502193
- https://openalex.org/W2037632565
- https://openalex.org/W2038520952
- https://openalex.org/W2039407727
- https://openalex.org/W2040651500
- https://openalex.org/W2044696064
- https://openalex.org/W2047341547
- https://openalex.org/W2049338857
- https://openalex.org/W2052846085
- https://openalex.org/W2054385769
- https://openalex.org/W2062341089
- https://openalex.org/W2072970694
- https://openalex.org/W2074003662
- https://openalex.org/W2082407725
- https://openalex.org/W2086008443
- https://openalex.org/W2091309425
- https://openalex.org/W2094806584
- https://openalex.org/W2095132285
- https://openalex.org/W2101091018
- https://openalex.org/W2104318549
- https://openalex.org/W2111458006
- https://openalex.org/W2111858111
- https://openalex.org/W2118805758
- https://openalex.org/W2121022323
- https://openalex.org/W2124231729
- https://openalex.org/W2124351063
- https://openalex.org/W2124833887
- https://openalex.org/W2143891987
- https://openalex.org/W2146503791
- https://openalex.org/W2149649532
- https://openalex.org/W2152885278
- https://openalex.org/W2154026962
- https://openalex.org/W2154601261
- https://openalex.org/W2156255246
- https://openalex.org/W2158455330
- https://openalex.org/W2162578061
- https://openalex.org/W2163977673
- https://openalex.org/W2167399049
- https://openalex.org/W2170024099
- https://openalex.org/W2170074797
- https://openalex.org/W2171533830
- https://openalex.org/W2224078765
- https://openalex.org/W2264569645
- https://openalex.org/W2274429382
- https://openalex.org/W2410691701
- https://openalex.org/W2788876089
- https://openalex.org/W4242702784