Published November 10, 2020 | Version v1
Publication Open

Effects of dietary energy levels on rumen fermentation, microbiota, and gastrointestinal morphology in growing ewes

Creators

  • 1. Hunan Normal University
  • 2. Nuclear Institute for Agriculture and Biology
  • 3. Institute of Subtropical Agriculture
  • 4. Hunan Agricultural University

Description

Abstract This study investigated whether dietary metabolizable energy (ME) could generate dynamical effects on rumen fermentation, gastrointestinal tract (GIT) morphology, and microbial composition of growing ewes. A total of twenty‐eight female Hu lambs were randomly allotted to two treatments with different dietary ME levels: 9.17 (FEA) and 10.41 MJ/kg (FEB). These lambs were further made ready for a 67‐day feeding trial. Results showed that the molar proportions of butyrate ( p = .020), iso‐valerate ( p = .028), and valerate ( p = .005) were significantly higher in the FEB group than those in the FEA group. The results of the GIT morphologic properties showed that the villus height (VH) ( p = .005) was significantly higher and crypt depth was significantly deeper (CD) ( p = .005) in the duodenum and that the rumen papillary height (PH) was significantly higher ( p = .020) in FEB group compared with the FEA group. High‐throughput sequencing results showed that 1826 operational taxonomic units (OTUs) were obtained and that the OTU number ( p = .039), the ACE ( p = .035), and Chao1 indices ( p = .005) were lower in the FEB group. Moreover, 76 genera belonging to 21 phyla were detected in all samples; the relative abundance of Papillibacter ( p = .036) and Flexilinea ( p = .046) was significantly lower in the high energy group, whereas the relative abundance of unidentified Lachnospiraceae ( p = .019), Acetitomaculum ( p = .029), unidentified V eillonellaceae ( p = .017), Anaerovibrio ( p = .005), and Succinivibrio ( p = .035) was significantly higher in the FEB group at the genus level. Furthermore, the relative abundance of genes and metabolic pathways were predicted by PICRUSt. The relative abundance of gene families related to carbohydrate metabolism was particularly higher ( p = .027) in the FEB group. In summary, these results reveal that the dietary energy levels altered the composition and function of rumen microbiota and GIT morphology in growing female Hu sheep and provide a reference for optimizing diet formula and 10.41MJ/kg of ME level has been recommended in the growing period.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

بحثت هذه الدراسة فيما إذا كانت الطاقة الغذائية القابلة للاستقلاب (ME) يمكن أن تولد تأثيرات ديناميكية على تخمير الكرش، وتشكيل الجهاز الهضمي (GIT)، والتركيب الميكروبي للنعاج المتنامي. تم تخصيص ما مجموعه ثمانية وعشرين خروف هوى أنثى بشكل عشوائي لمعالجتين بمستويات ME غذائية مختلفة: 9.17 (FEA) و 10.41 مللي جول/كجم (فبراير). كما تم تجهيز هذه الحملان لتجربة التغذية لمدة 67 يومًا. أظهرت النتائج أن النسب المولية للزبدة ( p = .020)، والإيزوفاليرات ( p = .028)، والفاليرات ( p = .005) كانت أعلى بكثير في مجموعة فبراير من تلك الموجودة في مجموعة FEA. أظهرت نتائج الخصائص المورفولوجية للجهاز الهضمي أن ارتفاع الزغابة (VH) ( p = .005) كان أعلى بكثير وكان عمق السرداب أعمق بكثير (CD) ( p = .005) في الاثني عشر وأن ارتفاع الكرش الحليمي (PH) كان أعلى بكثير ( p = .020) في مجموعة فبراير مقارنة بمجموعة FEA. أظهرت نتائج التسلسل عاليالإنتاجية أنه تم الحصول على 1826 وحدة تصنيفية تشغيلية (OTUs) وأن رقم OTU ( p = .039) و ACE ( p = .035) ومؤشرات Chao1 ( p = .005) كانت أقل في مجموعة فبراير. علاوة على ذلك، تم اكتشاف 76 جنسًا تنتمي إلى 21 شعرة في جميع العينات ؛ كانت الوفرة النسبية من الحليمات ( p = .036) و Flexilinea ( p = .046) أقل بكثير في مجموعة الطاقة العالية، في حين أن الوفرة النسبية من Lachnospiraceae مجهولة الهوية ( p = .019)، Acetitomaculum ( p = .029)، مجهولة الهوية V eillonellaceae ( p = .017)، Anaerovibrio ( p = .005)، و Succinivibrio ( p = .035) كانت أعلى بكثير في مجموعة فبراير على مستوى الجنس. علاوة على ذلك، تنبأت PICRUSt بالوفرة النسبية للجينات والمسارات الأيضية. كانت الوفرة النسبية لعائلات الجينات المتعلقة باستقلاب الكربوهيدرات أعلى بشكل خاص ( p = .027) في مجموعة فبراير. باختصار، تكشف هذه النتائج أن مستويات الطاقة الغذائية غيرت تكوين ووظيفة ميكروبات الكرش ومورفولوجيا الجهاز الهضمي في الأغنام الأنثوية المتنامية وتوفر مرجعًا لتحسين تركيبة النظام الغذائي وقد تمت التوصية بـ 10.41مللي جول/كجم من مستوى ME في فترة النمو.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude a examiné si l'énergie métabolisable alimentaire (EM) pouvait générer des effets dynamiques sur la fermentation du rumen, la morphologie du tractus gastro-intestinal (GIT) et la composition microbienne des brebis en croissance. Au total, vingt-huit agneaux hu femelles ont été attribuées au hasard à deux traitements avec différents niveaux de ME alimentaire : 9,17 (FEA) et 10,41 MJ/kg (FEB). Ces agneaux ont en outre été préparés pour un essai d'alimentation de 67 jours. Les résultats ont montré que les proportions molaires de butyrate ( p = 0,020), d'iso‐valérate ( p = 0,028) et de valérate ( p = 0,005) étaient significativement plus élevées dans le groupe FEB que dans le groupe FEA. Les résultats des propriétés morphologiques GIT ont montré que la hauteur des villosités (VH) ( p = 0,005) était significativement plus élevée et que la profondeur des cryptes était significativement plus profonde (CD) ( p = 0,005) dans le duodénum et que la hauteur papillaire du rumen (PH) était significativement plus élevée ( p = 0,020) dans le groupe FEB par rapport au groupe FEA. Les résultats du séquençage à hautdébit ont montré que 1826 unités taxonomiques opérationnelles (OTU) ont été obtenues et que le nombre OTU ( p = 0,039), l'ECA ( p = 0,035) et les indices Chao1 ( p = 0,005) étaient plus faibles dans le groupe FEB. De plus, 76 genres appartenant à 21 phylums ont été détectés dans tous les échantillons ; l'abondance relative de Papillibacter ( p = 0,036) et Flexilinea ( p = 0,046) était significativement plus faible dans le groupe à haute énergie, tandis que l'abondance relative de Lachnospiraceae non identifiés ( p = 0,019), Acetitomaculum ( p = 0,029), V eillonellaceae non identifiés ( p = 0,017), Anaerovibrio ( p = 0,005) et Succinivibrio ( p = 0,035) était significativement plus élevée dans le groupe FEB au niveau du genre. De plus, l'abondance relative des gènes et des voies métaboliques a été prédite par PICRUSt. L'abondance relative des familles de gènes liées au métabolisme des glucides était particulièrement élevée ( p = 0,027) dans le groupe FEB. En résumé, ces résultats révèlent que les niveaux d'énergie alimentaire ont modifié la composition et la fonction du microbiote du rumen et de la morphologie du GIT chez les moutons Hu femelles en croissance et constituent une référence pour l'optimisation de la formule diététique et que 10,41MJ/kg de niveau de ME a été recommandé pendant la période de croissance.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio investigó si la energía metabolizable en la dieta (ME) podría generar efectos dinámicos sobre la fermentación del rumen, la morfología del tracto gastrointestinal (GIT) y la composición microbiana de las ovejas en crecimiento. Un total deveintiocho corderos Hu hembra se asignaron al azar a dos tratamientos con diferentes niveles de ME en la dieta: 9.17 (fea) y 10.41 MJ/kg (FEB). Estos corderos se prepararon para una prueba de alimentación de 67 días. Los resultados mostraron que las proporciones molares de butirato ( p = 0,020), isovalerato ( p = 0,028) y valerato ( p = 0,005) fueron significativamente más altas en el grupo FEB que en el grupo fea. Los resultados de las propiedades morfológicas de GIT mostraron que la altura de las vellosidades (VH) ( p = .005) fue significativamente mayor y la profundidad de la cripta fue significativamente más profunda (CD) ( p = .005) en el duodeno y que la altura papilar del rumen (PH) fue significativamente mayor ( p = .020) en el grupo FEB en comparación con el grupo fea. Los resultados de secuenciación de altorendimiento mostraron que se obtuvieron 1826 unidades taxonómicas operativas (OTU) y que el número de OTU ( p = .039), el ACE ( p = .035) y los índices Chao1 ( p = .005) fueron más bajos en el grupo FEB. Además, se detectaron 76 géneros pertenecientes a 21 filos en todas las muestras; la abundancia relativa de Papillibacter ( p = .036) y Flexilinea ( p = .046) fue significativamente menor en el grupo de alta energía, mientras que la abundancia relativa de Lachnospiraceae no identificadas ( p = .019), Acetitomaculum ( p = .029), V eillonellaceae no identificadas ( p = .017), Anaerovibrio ( p = .005) y Succinivibrio ( p = .035) fue significativamente mayor en el grupo FEB a nivel de género. Además, PICRUSt predijo la abundancia relativa de genes y vías metabólicas. La abundancia relativa de familias de genes relacionadas con el metabolismo de los carbohidratos fue particularmente mayor ( p = 0,027) en el grupo FEB. En resumen, estos resultados revelan que los niveles de energía dietética alteraron la composición y función de la microbiota ruminal y la morfología GIT en ovejas Hu hembras en crecimiento y proporcionan una referencia para optimizar la fórmula dietética y se ha recomendado un nivel de 10.41MJ/kg de ME en el período de crecimiento.

Files

fsn3.1955.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d8df6f6d8fe4f97c7cb34b07c158618a
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
آثار مستويات الطاقة الغذائية على تخمير الكرش، والميكروبات، ومورفولوجيا الجهاز الهضمي في النعاج المتنامية
Translated title (French)
Effets des niveaux d'énergie alimentaire sur la fermentation du rumen, le microbiote et la morphologie gastro-intestinale chez les brebis en croissance
Translated title (Spanish)
Efectos de los niveles de energía dietética en la fermentación del rumen, la microbiota y la morfología gastrointestinal en el crecimiento de las ovejas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3099871848
DOI
10.1002/fsn3.1955

Is supplement to
https://openalex.org/W4321436808 (Other)
https://openalex.org/W4220669805 (Other)
https://openalex.org/W3004369136 (Other)
https://openalex.org/W2417216049 (Other)
https://openalex.org/W2193570852 (Other)
https://openalex.org/W2082528008 (Other)
https://openalex.org/W2047015161 (Other)
https://openalex.org/W1969210978 (Other)
https://openalex.org/W1965812800 (Other)
https://openalex.org/W1596789411 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1785698477
  • https://openalex.org/W1824882275
  • https://openalex.org/W1850330766
  • https://openalex.org/W1860638539
  • https://openalex.org/W1912453604
  • https://openalex.org/W1984887471
  • https://openalex.org/W1988500531
  • https://openalex.org/W1991531608
  • https://openalex.org/W1996251545
  • https://openalex.org/W2001088676
  • https://openalex.org/W2004686909
  • https://openalex.org/W2017221574
  • https://openalex.org/W2026935866
  • https://openalex.org/W2034285706
  • https://openalex.org/W2036897871
  • https://openalex.org/W2037833069
  • https://openalex.org/W2049338857
  • https://openalex.org/W2057090852
  • https://openalex.org/W2062898391
  • https://openalex.org/W2063734150
  • https://openalex.org/W2066202086
  • https://openalex.org/W2068805760
  • https://openalex.org/W2088833470
  • https://openalex.org/W2095426953
  • https://openalex.org/W2108161004
  • https://openalex.org/W2118268313
  • https://openalex.org/W2125847095
  • https://openalex.org/W2136879569
  • https://openalex.org/W2152145956
  • https://openalex.org/W2158465165
  • https://openalex.org/W2211786690
  • https://openalex.org/W2294796874
  • https://openalex.org/W2345991090
  • https://openalex.org/W2408847364
  • https://openalex.org/W2412098586
  • https://openalex.org/W2515726048
  • https://openalex.org/W2552804184
  • https://openalex.org/W2563711416
  • https://openalex.org/W2583897984
  • https://openalex.org/W2586581525
  • https://openalex.org/W2740361456
  • https://openalex.org/W2748999046
  • https://openalex.org/W2795421746
  • https://openalex.org/W2799381775
  • https://openalex.org/W2887755889
  • https://openalex.org/W2897599752
  • https://openalex.org/W2903952094
  • https://openalex.org/W2917104427
  • https://openalex.org/W2972133932
  • https://openalex.org/W2983245033
  • https://openalex.org/W2998794318
  • https://openalex.org/W2999333429
  • https://openalex.org/W3002727682
  • https://openalex.org/W3005580630
  • https://openalex.org/W3030440609
  • https://openalex.org/W3099871848
  • https://openalex.org/W32973220
  • https://openalex.org/W4230472024
  • https://openalex.org/W4232750050
  • https://openalex.org/W4293555626
  • https://openalex.org/W4302447407