Published September 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Rumen bacteria influence milk protein yield of yak grazing on the Qinghai-Tibet plateau
Description
Objective: Ruminants are completely dependent on their microbiota for rumen fermentation, feed digestion, and consequently, their metabolism for productivity. This study aimed to evaluate the rumen bacteria of lactating yaks with different milk protein yields, using high-throughput sequencing technology, in order to understand the influence of these bacteria on milk production.Methods: Yaks with similar high milk protein yield (high milk yield and high milk protein content, HH; n = 12) and low milk protein yield (low milk yield and low milk protein content, LL; n = 12) were randomly selected from 57 mid-lactation yaks. Ruminal contents were collected using an oral stomach tube from the 24 yaks selected. High-throughput sequencing of bacterial 16S rRNA gene was used.Results: Ruminal ammonia N, total volatile fatty acids, acetate, propionate, and isobutyrate concentrations were found to be higher in HH than LL yaks. Community richness (Chao 1 index) and diversity indices (Shannon index) of rumen microbiota were higher in LL than HH yaks. Relative abundances of the Bacteroidetes and Tenericutes phyla in the rumen fluid were significantly increased in HH than LL yaks, but significantly decreased for Firmicutes. Relative abundances of the Succiniclasticum, Butyrivibrio 2, Prevotella 1, and Prevotellaceae UCG-001 genera in the rumen fluid of HH yaks was significantly increased, but significantly decreased for Christensenellaceae R-7 group and Coprococcus 1. Principal coordinates analysis on unweighted UniFrac distances revealed that the bacterial community structure of rumen differed between yaks with high and low milk protein yields. Furthermore, rumen microbiota were functionally enriched in relation to transporters, ABC transporters, ribosome, and urine metabolism, and also significantly altered in HH and LL yaks.Conclusion: We observed significant differences in the composition, diversity, fermentation product concentrations, and function of ruminal microorganisms between yaks with high and low milk protein yields, suggesting the potential influence of rumen microbiota on milk protein yield in yaks. A deeper understanding of this process may allow future modulation of the rumen microbiome for improved agricultural yield through bacterial community design.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الهدف: تعتمد الحيوانات المجترة اعتمادًا كليًا على الكائنات الحية الدقيقة الخاصة بها لتخمير الكرش، وهضم الأعلاف، وبالتالي استقلابها من أجل الإنتاجية. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم بكتيريا الكرش من ثيران الياك المرضعة ذات غلة بروتين الحليب المختلفة، باستخدام تقنية التسلسل عالية الإنتاجية، من أجل فهم تأثير هذه البكتيريا على إنتاج الحليب. الطرق: تم اختيار ثيران الياك ذات غلة بروتين الحليب العالية المماثلة (غلة الحليب العالية ومحتوى بروتين الحليب العالي، HH ؛ n = 12) وانخفاض غلة بروتين الحليب (غلة الحليب المنخفضة ومحتوى بروتين الحليب المنخفض، LL ؛ n = 12) بشكل عشوائي من 57 ثيران الياك منتصف الرضاعة. تم جمع محتويات الكرش باستخدام أنبوب معدة عن طريق الفم من 24 ياكًا تم اختيارها. تم استخدام تسلسل عالي الإنتاجية لجين 16S rRNA البكتيري. النتائج: الأمونيا الجرثومية N، إجمالي الأحماض الدهنية المتطايرة، الأسيتات، البروبيونات، وتركيزات إيزوبوتيرات وجدت أعلى في HH من الياك LL. كانت ثراء المجتمع (مؤشر تشاو 1) ومؤشرات التنوع (مؤشر شانون) لميكروبات الكرش أعلى في LL من ياك HH. ازدادت الوفرة النسبية لشعبتي البكتيرويدتس والتينيريكوتس في سائل الكرش بشكل كبير في الأسرة من الياك منخفض الكثافة، لكنها انخفضت بشكل كبير بالنسبة للـ Firmicutes. تمت زيادة الوفرة النسبية للأجناس Succiniclasticum و Butyrivibrio 2 و Prevotella 1 و Prevotellaceae UCG -001 في سائل الكرش من ياك HH بشكل ملحوظ، ولكن انخفضت بشكل ملحوظ لمجموعة Christensenellaceae R -7 و Coprococcus 1. كشف تحليل الإحداثيات الرئيسي لمسافات UniFrac غير المرجحة أن بنية المجتمع البكتيري للكرش تختلف بين الياك ذات غلة بروتين الحليب العالية والمنخفضة. علاوة على ذلك، تم إثراء الكائنات الحية الدقيقة الكرش وظيفيًا فيما يتعلق بالنقل، وناقلات ABC، والريبوسوم، واستقلاب البول، وأيضًا تم تغييرها بشكل كبير في ياك HH و LL. الخاتمة: لاحظنا اختلافات كبيرة في تكوين وتنوع وتركيزات منتجات التخمير ووظيفة الكائنات الحية الدقيقة الكرشية بين الياك ذات غلة بروتين الحليب العالية والمنخفضة، مما يشير إلى التأثير المحتمل لميكروبات الكرش على غلة بروتين الحليب في الياك. قد يسمح الفهم الأعمق لهذه العملية بالتعديل المستقبلي لميكروبيوم الكرش لتحسين الغلة الزراعية من خلال تصميم المجتمع البكتيري.Translated Description (French)
Objectif : Les ruminants sont complètement dépendants de leur microbiote pour la fermentation du rumen, la digestion des aliments et, par conséquent, leur métabolisme pour la productivité. Cette étude visait à évaluer les bactéries du rumen de yaks en lactation avec différents rendements en protéines du lait, en utilisant une technologie de séquençage à haut débit, afin de comprendre l'influence de ces bactéries sur la production laitière. Méthodes : Des yaks avec un rendement en protéines du lait élevé similaire (rendement en lait élevé et teneur élevée en protéines du lait, HH ; n = 12) et un faible rendement en protéines du lait (faible rendement en lait et faible teneur en protéines du lait, LL ; n = 12) ont été sélectionnés au hasard parmi 57 yaks à lactation moyenne. Le contenu ruminal a été recueilli à l'aide d'un tube gastrique buccal chez les 24 yaks sélectionnés. Le séquençage à haut débit du gène de l'ARNr 16S bactérien a été utilisé.Résultats : les concentrations d'ammoniac ruminal N, d'acides gras volatils totaux, d'acétate, de propionate et d'isobutyrate ont été plus élevées chez les yaks HH que chez les yaks LL. La richesse communautaire (indice Chao 1) et les indices de diversité (indice Shannon) du microbiote du rumen étaient plus élevés chez les yaks LL que chez les yaks HH. Les abondances relatives des phylums Bacteroidetes et Tenericutes dans le liquide du rumen étaient significativement augmentées chez les yaks HH par rapport aux yaks LL, mais significativement diminuées chez les Firmicutes. Les abondances relatives des genres Succiniclasticum, Butyrivibrio 2, Prevotella 1 et Prevotellaceae UCG-001 dans le liquide ruminal des yaks HH étaient significativement augmentées, mais significativement diminuées pour le groupe R-7 des Christensenellaceae et Coprococcus 1. L'analyse des coordonnées principales sur les distances UniFrac non pondérées a révélé que la structure de la communauté bactérienne du rumen différait entre les yaks avec des rendements élevés et faibles en protéines du lait. De plus, le microbiote du rumen était fonctionnellement enrichi par rapport aux transporteurs, aux transporteurs ABC, au ribosome et au métabolisme de l'urine, et également significativement modifié dans les yaks HH et LL. Conclusion : Nous avons observé des différences significatives dans la composition, la diversité, les concentrations de produits de fermentation et la fonction des micro-organismes du rumen entre les yaks avec des rendements élevés et faibles en protéines du lait, suggérant l'influence potentielle du microbiote du rumen sur le rendement en protéines du lait chez les yaks. Une compréhension plus approfondie de ce processus peut permettre une modulation future du microbiome du rumen pour améliorer le rendement agricole grâce à la conception de la communauté bactérienne.Translated Description (Spanish)
Objetivo: Los rumiantes dependen completamente de su microbiota para la fermentación del rumen, la digestión de los alimentos y, en consecuencia, su metabolismo para la productividad. Este estudio tuvo como objetivo evaluar las bacterias del rumen de yaks lactantes con diferentes rendimientos de proteínas lácteas, utilizando tecnología de secuenciación de alto rendimiento, con el fin de comprender la influencia de estas bacterias en la producción de leche. Métodos: Se seleccionaron aleatoriamente yaks con un rendimiento similar de proteínas lácteas (alto rendimiento lácteo y alto contenido de proteínas lácteas, HH; n = 12) y bajo rendimiento de proteínas lácteas (bajo rendimiento lácteo y bajo contenido de proteínas lácteas, LL; n = 12) de 57 yaks en la mitad de la lactancia. El contenido ruminal se recolectó utilizando un tubo estomacal oral de los 24 yaks seleccionados. Se utilizó la secuenciación de alto rendimiento del gen del ARNr 16S bacteriano. Resultados: amoníaco ruminal N, se encontró que las concentraciones totales de ácidos grasos volátiles, acetato, propionato e isobutirato eran más altas en HH que en LL yaks. La riqueza comunitaria (índice Chao 1) y los índices de diversidad (índice Shannon) de la microbiota ruminal fueron más altos en LL que en HH yaks. Las abundancias relativas de los filos de Bacteroidetes y Tenericutes en el fluido ruminal aumentaron significativamente en HH que los yaks LL, pero disminuyeron significativamente para Firmicutes. Las abundancias relativas de los géneros Succiniclasticum, Butyrivibrio 2, Prevotella 1 y Prevotellaceae UCG-001 en el líquido ruminal de los yaks HH aumentaron significativamente, pero disminuyeron significativamente para el grupo Christensenellaceae R-7 y Coprococcus 1. El análisis de coordenadas principales en distancias UniFrac no ponderadas reveló que la estructura de la comunidad bacteriana del rumen difería entre los yaks con altos y bajos rendimientos de proteínas lácteas. Además, la microbiota ruminal se enriqueció funcionalmente en relación con los transportadores, los transportadores ABC, los ribosomas y el metabolismo de la orina, y también se alteró significativamente en los yaks HH y LL.Conclusión: Observamos diferencias significativas en la composición, la diversidad, las concentraciones de productos de fermentación y la función de los microorganismos ruminales entre los yaks con altos y bajos rendimientos de proteínas de la leche, lo que sugiere la posible influencia de la microbiota ruminal en el rendimiento de proteínas de la leche en los yaks. Una comprensión más profunda de este proceso puede permitir la modulación futura del microbioma del rumen para mejorar el rendimiento agrícola a través del diseño de la comunidad bacteriana.Files
ab-20-0601.pdf.pdf
Files
(3.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b34100fbd02a4a6bdd4d4cd47645ffe6
|
3.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تؤثر بكتيريا الكرش على غلة بروتين الحليب لرعي ثور الياك على هضبة تشينغهاي- التبت
- Translated title (French)
- Les bactéries du rumen influencent le rendement en protéines du lait du pâturage du yack sur le plateau Qinghai-Tibet
- Translated title (Spanish)
- Las bacterias del rumen influyen en el rendimiento de proteínas lácteas del pastoreo de yak en la meseta de Qinghai-Tíbet
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3107282301
- DOI
- 10.5713/ab.20.0601
References
- https://openalex.org/W1010177293
- https://openalex.org/W1491904717
- https://openalex.org/W1565700158
- https://openalex.org/W1953702613
- https://openalex.org/W1986605287
- https://openalex.org/W1997087247
- https://openalex.org/W2000589984
- https://openalex.org/W2004358763
- https://openalex.org/W2009406788
- https://openalex.org/W2037152422
- https://openalex.org/W2042473229
- https://openalex.org/W2044712133
- https://openalex.org/W2045382640
- https://openalex.org/W2049338857
- https://openalex.org/W2072970694
- https://openalex.org/W2088833470
- https://openalex.org/W2090722239
- https://openalex.org/W2094074594
- https://openalex.org/W2103506649
- https://openalex.org/W2106985367
- https://openalex.org/W2110082875
- https://openalex.org/W2112071632
- https://openalex.org/W2124865641
- https://openalex.org/W2125701719
- https://openalex.org/W2140880990
- https://openalex.org/W2154981835
- https://openalex.org/W2157107905
- https://openalex.org/W2164748414
- https://openalex.org/W2170024099
- https://openalex.org/W2172258339
- https://openalex.org/W2185752871
- https://openalex.org/W2336374349
- https://openalex.org/W2345991090
- https://openalex.org/W2534284271
- https://openalex.org/W2591278429
- https://openalex.org/W2606832873
- https://openalex.org/W2751601574
- https://openalex.org/W2765895204
- https://openalex.org/W2766820200
- https://openalex.org/W2767159829
- https://openalex.org/W2770122864
- https://openalex.org/W2894011803
- https://openalex.org/W2938753354
- https://openalex.org/W2944843185
- https://openalex.org/W2963547338
- https://openalex.org/W2970470751
- https://openalex.org/W2974351517
- https://openalex.org/W3026313426
- https://openalex.org/W3035638792
- https://openalex.org/W4302793157