Published July 28, 2022
| Version v1
Publication
Open
Administration of probiotic lactic acid bacteria to modulate fecal microbiome in feedlot cattle
Creators
- 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 2. Università Cattolica del Sacro Cuore
- 3. National Agricultural Technology Institute
Description
Abstract Modulation of animal gut microbiota is a prominent function of probiotics to improve the health and performance of livestock. In this study, a large-scale survey to evaluate the effect of lactic acid bacteria probiotics on shaping the fecal bacterial community structure of feedlot cattle during three experimental periods of the fattening cycle (163 days) was performed. A commercial feedlot located in northwestern Argentina was enrolled with cattle fed mixed rations (forage and increasing grain diet) and a convenience-experimental design was conducted. A pen (n = 21 animals) was assigned to each experimental group that received probiotics during three different periods. Groups of n = 7 animals were sampled at 40, 104 and 163 days and these samples were then pooled to one, thus giving a total of 34 samples that were subjected to high-throughput sequencing. The microbial diversity of fecal samples was significantly affected ( p < 0.05) by the administration period compared with probiotic group supplementation. Even though, the three experimental periods of probiotic administration induced changes in the relative abundance of the most representative bacterial communities, the fecal microbiome of samples was dominated by the Firmicutes (72–98%) and Actinobacteria (0.8–27%) phyla, while a lower abundance of Bacteroidetes (0.08–4.2%) was present. Probiotics were able to modulate the fecal microbiota with a convergence of Clostridiaceae , Lachnospiraceae , Ruminococcaceae and Bifidobacteriaceae associated with health and growth benefits as core microbiome members. Metabolic functional prediction comparing three experimental administration periods (40, 104 and 163 days) showed an enrichment of metabolic pathways related to complex plant-derived polysaccharide digestion as well as amino acids and derivatives during the first 40 days of probiotic supplementation. Genomic-based knowledge on the benefits of autochthonous probiotics on cattle gastrointestinal tract (GIT) microbiota composition and functions will contribute to their selection as antibiotic alternatives for commercial feedlot.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد التعديل التجريدي لميكروبات الأمعاء الحيوانية وظيفة بارزة للبروبيوتيك لتحسين صحة وأداء الماشية. في هذه الدراسة، تم إجراء مسح واسع النطاق لتقييم تأثير بكتيريا حمض اللاكتيك البروبيوتيك على تشكيل بنية المجتمع البكتيري البرازي للماشية خلال ثلاث فترات تجريبية من دورة التسمين (163 يومًا). تم تسجيل حظيرة تجارية تقع في شمال غرب الأرجنتين مع حصص غذائية مختلطة من الماشية (الأعلاف وزيادة النظام الغذائي للحبوب) وتم إجراء تصميم تجريبي مريح. تم تخصيص قلم (n = 21 حيوانًا) لكل مجموعة تجريبية تلقت البروبيوتيك خلال ثلاث فترات مختلفة. تم أخذ عينات من مجموعات n = 7 حيوانات في 40 و 104 و 163 يومًا ثم تم تجميع هذه العينات في واحدة، مما أعطى ما مجموعه 34 عينة خضعت لتسلسل عالي الإنتاجية. تأثر التنوع الميكروبي لعينات البراز بشكل كبير ( p < 0.05) بفترة الإعطاء مقارنة بمكملات مجموعة البروبيوتيك. على الرغم من أن الفترات التجريبية الثلاث لإعطاء البروبيوتيك تسببت في تغيرات في الوفرة النسبية للمجتمعات البكتيرية الأكثر تمثيلاً، إلا أن الميكروبيوم البرازي للعينات كان يهيمن عليه الفيرميكوتس (72-98 ٪) والبكتيريا الشعاعية (0.8-27 ٪)، في حين كانت وفرة أقل من البكتيريا (0.08-4.2 ٪) موجودة. كانت البروبيوتيك قادرة على تعديل الكائنات الحية الدقيقة البرازية مع تقارب المطثيات، Lachnospiraceae ، Ruminococcaceae و Bifidobacteriaceae المرتبطة بفوائد الصحة والنمو كأعضاء ميكروبيوم أساسية. أظهر التنبؤ الوظيفي الاستقلابي الذي يقارن ثلاث فترات إعطاء تجريبية (40 و 104 و 163 يومًا) إثراء المسارات الأيضية المتعلقة بهضم عديد السكاريد المشتق من النباتات المعقدة وكذلك الأحماض الأمينية ومشتقاتها خلال الأربعين يومًا الأولى من مكملات البروبيوتيك. ستساهم المعرفة القائمة على الجينوم حول فوائد البروبيوتيك الأصلي على تكوين ووظائف الميكروبات في الجهاز الهضمي (GIT) للماشية في اختيارها كبدائل للمضادات الحيوية لمخزون التغذية التجاري.Translated Description (French)
Résumé La modulation du microbiote intestinal animal est une fonction importante des probiotiques pour améliorer la santé et la performance du bétail. Dans cette étude, une enquête à grande échelle pour évaluer l'effet des probiotiques des bactéries lactiques sur la formation de la structure de la communauté bactérienne fécale des bovins de parc d'engraissement au cours de trois périodes expérimentales du cycle d'engraissement (163 jours) a été réalisée. Un parc d'engraissement commercial situé dans le nord-ouest de l'Argentine a été enrôlé avec des rations mélangées de bovins nourris (fourrage et régime céréalier croissant) et une conception expérimentale pratique a été menée. Un stylo (n = 21 animaux) a été attribué à chaque groupe expérimental ayant reçu des probiotiques au cours de trois périodes différentes. Des groupes de n = 7 animaux ont été échantillonnés à 40, 104 et 163 jours et ces échantillons ont ensuite été regroupés en un seul, donnant ainsi un total de 34 échantillons qui ont été soumis à un séquençage à haut débit. La diversité microbienne des échantillons fécaux a été significativement affectée ( p < 0,05) par la période d'administration par rapport à la supplémentation en groupe probiotique. Même si les trois périodes expérimentales d'administration de probiotiques ont induit des changements dans l'abondance relative des communautés bactériennes les plus représentatives, le microbiome fécal des échantillons était dominé par les phylums Firmicutes (72-98%) et Actinobacteria (0,8-27%), tandis qu'une plus faible abondance de Bacteroidetes (0,08-4,2%) était présente. Les probiotiques ont pu moduler le microbiote fécal avec une convergence de Clostridiaceae , Lachnospiraceae , Ruminococcaceae et Bifidobacteriaceae associée à des avantages pour la santé et la croissance en tant que membres principaux du microbiome. La prédiction fonctionnelle métabolique comparant trois périodes d'administration expérimentale (40, 104 et 163 jours) a montré un enrichissement des voies métaboliques liées à la digestion complexe des polysaccharides d'origine végétale ainsi que des acides aminés et des dérivés au cours des 40 premiers jours de la supplémentation en probiotiques. Les connaissances génomiques sur les avantages des probiotiques autochtones sur la composition et les fonctions du microbiote du tractus gastro-intestinal (GIT) des bovins contribueront à leur sélection comme alternatives antibiotiques pour les parcs d'engraissement commerciaux.Translated Description (Spanish)
Resumen La modulación de la microbiota intestinal animal es una función prominente de los probióticos para mejorar la salud y el rendimiento del ganado. En este estudio, se realizó una encuesta a gran escala para evaluar el efecto de los probióticos de bacterias del ácido láctico en la conformación de la estructura de la comunidad bacteriana fecal del ganado de engorde durante tres períodos experimentales del ciclo de engorde (163 días). Se inscribió un corral de engorde comercial ubicado en el noroeste de Argentina con ganado alimentado con raciones mixtas (forraje y aumento de la dieta de granos) y se realizó un diseño experimental de conveniencia. Se asignó un corral (n = 21 animales) a cada grupo experimental que recibió probióticos durante tres períodos diferentes. Se muestrearon grupos de n = 7 animales a los 40, 104 y 163 días y luego se agruparon estas muestras en una, dando así un total de 34 muestras que se sometieron a secuenciación de alto rendimiento. La diversidad microbiana de las muestras fecales se vio afectada significativamente ( p < 0.05) por el periodo de administración en comparación con la suplementación del grupo de probióticos. A pesar de que los tres períodos experimentales de administración de probióticos indujeron cambios en la abundancia relativa de las comunidades bacterianas más representativas, el microbioma fecal de las muestras estuvo dominado por los filos Firmicutes (72–98%) y Actinobacteria (0.8-27%), mientras que una menor abundancia de Bacteroidetes (0.08–4.2%) estuvo presente. Los probióticos fueron capaces de modular la microbiota fecal con una convergencia de Clostridiaceae , Lachnospiraceae , Ruminococcaceae y Bifidobacteriaceae asociada con beneficios para la salud y el crecimiento como miembros centrales del microbioma. La predicción funcional metabólica comparando tres períodos de administración experimentales (40, 104 y 163 días) mostró un enriquecimiento de las vías metabólicas relacionadas con la digestión compleja de polisacáridos derivados de plantas, así como aminoácidos y derivados durante los primeros 40 días de suplementación con probióticos. El conocimiento basado en la genómica sobre los beneficios de los probióticos autóctonos en la composición y las funciones de la microbiota del tracto gastrointestinal (GIT) del ganado contribuirá a su selección como alternativas a los antibióticos para los corrales de engorde comerciales.Files
s41598-022-16786-z.pdf.pdf
Files
(3.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5510130ee460a066d78bee354c4fa193
|
3.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إدارة بكتيريا حمض اللبنيك البروبيوتيك لتعديل الميكروبيوم البرازي في الماشية
- Translated title (French)
- Administration de bactéries lactiques probiotiques pour moduler le microbiome fécal chez les bovins de parc d'engraissement
- Translated title (Spanish)
- Administración de bacterias probióticas del ácido láctico para modular el microbioma fecal en el ganado de engorde
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4288425769
- DOI
- 10.1038/s41598-022-16786-z
References
- https://openalex.org/W1538298176
- https://openalex.org/W1647551795
- https://openalex.org/W1722571306
- https://openalex.org/W1828855948
- https://openalex.org/W1859376690
- https://openalex.org/W1968871193
- https://openalex.org/W1979429025
- https://openalex.org/W1980564655
- https://openalex.org/W1987711899
- https://openalex.org/W1989196827
- https://openalex.org/W1996251545
- https://openalex.org/W2002800162
- https://openalex.org/W2012973610
- https://openalex.org/W2027944316
- https://openalex.org/W2029165436
- https://openalex.org/W2031600979
- https://openalex.org/W2035294607
- https://openalex.org/W2050746386
- https://openalex.org/W2057090852
- https://openalex.org/W2058088516
- https://openalex.org/W2062875666
- https://openalex.org/W2065540788
- https://openalex.org/W2075143220
- https://openalex.org/W2079156158
- https://openalex.org/W2099938352
- https://openalex.org/W2101571099
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2125127505
- https://openalex.org/W2132548846
- https://openalex.org/W2133856765
- https://openalex.org/W2136879569
- https://openalex.org/W2138007699
- https://openalex.org/W2149511809
- https://openalex.org/W2156099913
- https://openalex.org/W2171722104
- https://openalex.org/W2210051358
- https://openalex.org/W2230525201
- https://openalex.org/W2326950986
- https://openalex.org/W2423361801
- https://openalex.org/W2521347598
- https://openalex.org/W2537261020
- https://openalex.org/W2555075011
- https://openalex.org/W2569318687
- https://openalex.org/W2586332357
- https://openalex.org/W2604278898
- https://openalex.org/W2604911394
- https://openalex.org/W2610323947
- https://openalex.org/W2741553684
- https://openalex.org/W2746279485
- https://openalex.org/W2778954562
- https://openalex.org/W2787902098
- https://openalex.org/W2789509678
- https://openalex.org/W2790645131
- https://openalex.org/W2795448805
- https://openalex.org/W2804365381
- https://openalex.org/W2807598220
- https://openalex.org/W2824590633
- https://openalex.org/W2884449375
- https://openalex.org/W2893259060
- https://openalex.org/W2900158560
- https://openalex.org/W2901052424
- https://openalex.org/W2919192681
- https://openalex.org/W2920305589
- https://openalex.org/W2920541859
- https://openalex.org/W2934410359
- https://openalex.org/W2946179101
- https://openalex.org/W2950635543
- https://openalex.org/W2950770130
- https://openalex.org/W2956647840
- https://openalex.org/W2962636975
- https://openalex.org/W2975419944
- https://openalex.org/W2977870980
- https://openalex.org/W2981267126
- https://openalex.org/W2999111985
- https://openalex.org/W2999823736
- https://openalex.org/W3003624872
- https://openalex.org/W3005644425
- https://openalex.org/W3006182007
- https://openalex.org/W3015461485
- https://openalex.org/W3023673619
- https://openalex.org/W3036748010
- https://openalex.org/W3089975659
- https://openalex.org/W3109323476
- https://openalex.org/W3111145898
- https://openalex.org/W3123184174
- https://openalex.org/W3153305910
- https://openalex.org/W3165175079
- https://openalex.org/W3212737716
- https://openalex.org/W4200303911
- https://openalex.org/W4210847339
- https://openalex.org/W4210985903
- https://openalex.org/W4211203047