Возрастные отличия бактериального состава рубца северных оленей Российской Арктики

Оленеводство относится к стратегически значимой отрасли, связанной с обеспечением населения Арктических регионов нашей страны продовольствием. Поэтому актуальной задачей является углубление сведений об особенностях адаптационных приспособлений северных оленей. Важную роль в жизнедеятельности Rangifer tarandus играют микроорганизмы-симбионты рубца, позволяющие животным эффективно использовать скудные питательные ресурсы тундры и лесотундры. Однако микробное сообщество рубца северных оленей, а также его возрастные изменения являются наименее изученными по сравнению с другими жвачными. В настоящем исследовании впервые представлены результаты сравнительного анализа состава бактериального сообщества рубца телят (4 месяца), молодняка (1-2 года) и взрослых особей (3-6 лет) Rangifer tarandus Российской Арктики. Образцы содержимого рубца отбирали в летне-осенний период в 2017 году от трех животных из каждой возрастной группы в Ямало-Ненецком автономном округе. Состав бактериального сообщества рубца северных оленей анализировали в лаборатории компании «БИОТРОФ+» методом Т-RFLP (Terminal restriction fragment length polymorphism). Общий спектр выявляемых у молодняка и взрослых особей северных оленей филотипов бактерий был высоким и более разнообразен по сравнению с 4-месячными телятами (Р < 0,05). Большая часть филотипов относилась к филуму Firmicutes, в меньшей степени - Bacteroidetes, Actinobacteria и Proteobacteria, в минорном количестве - Tenericutes и Fusobacteria, Acidobacteria, Cyanobacteria. Выявлено значительное содержание неидентифицируемых филотипов, наибольшее количество которых детектировано у молодняка (Р < 0,05). В процессе онтогенеза у животных наблюдались значимые изменения представленности микроорганизмов, наибольшие из которых отмечены для микроорганизмов, принимающих участие в ферментации углеводов кормов. Содержание целлюлозолитических бактерий класса Clostridia и кислот-утилизирующих видов класса Negativicutes снижалось с возрастом (Р < 0,05), а бактерий с амило- и целлюлозолитическими свойствами филума Bacteroidetes, напротив, увеличивалось (Р < 0,05). У северных оленей выявлен широкий спектр микроорганизмов, которые традиционно относятся к возбудителям различных заболеваний животных и человека. С возрастом у животных отмечена тенденция к увеличению представленности ряда патогенов, включая бактерии семейств Campylobacteraceae, Burkholderiaceae, филума Fusobacteria, рода Staphylococcus. Наибольшая доля условно-патогенных микроорганизмов, включая актиномицеты филума Actinobacteria и семейства Enterobacteriacea, выявлялась у молодняка.

северные олени, микробиом рубца, бактериальное сообщество, молекулярно-генетические методы, онтогенез, летне-осенний период, Российская Арктика

1. Hungate R. E. The Rumen and its Microbes. NewYork: Academic Press, 1966.

2. Church D. C. Ruminant Animal: Digestive phisiology and nutrition. New Jersey: Prentice Hall, 1993.

3. Тараканов Б. В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. М.: Научный мир, 2006. 188 c.

4. Jami E.т Composition and similarity of bovine rumen microbiota across individual animals / E. Jami, I. Mizrahi // PLoS ONE. - 2012. - V. 7(3). - e33306.

5. Veneman J. B. does dietary mitigation of enteric methane production affect rumen function and animal productivity in dairy cows? / J. B. Veneman, S. Muetzel, K. J. Hart, C. L. Faulkner, J. M. Moorby, H. B. Perdok // PLoS ONE. - 2015. - V. 10(10). - e0140282.

6. Snelling T. J. diversity and community composition of methanogenic archaea in the rumen of scottish upland sheep assessed by different methods / T. J. Snelling, B. Genç, N. McKain, M. Watson, S. M. Waters, C. J. Creevey et al. // PLoS ONE. - 2014. - V. 9(9). - e106491.

7. de la Fuente G. Pros and cons of Ion-Torrent next generation sequencing versus Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism T-RFLP for studying the rumen bacterial community / G. de la Fuente, A. Belanche, S. E. Girwood, E. Pinloche, T. Wilkinson, C. J. Newbold // PLoS ONE. - 2014. - V. 9(7). - e101435.

8. Salgado-Flores A. Rumen and cecum microbiomes in Reindeer (Rangifer tarandus) are changed in response to a lichen diet and may affect enteric methane emissions / A. Salgado-Flores, L. H. Hagen, S. L. Ishaq, M. Zamanzadeh, A-DG. Wright, P. B. Pope // PLoS ONE. - 2016. - V. 11(5). - e0155213.

9. Han X. Rumen Bacterial Diversity of 80 to 110-day-old goats using 16S rRNA sequencing / X. Han, Y. Yang, H. Yan, X. Wang, L. Qu, Y. Chen // PLoS ONE. - 2015. - V. 10(2). - e0117811.

10. Wang L. Exploring the goat rumen microbiome from seven days to two years / L. Wang, Q. Xu, F. Kong, Y. Yang, D. Wu, S. Mishra // PLoS ONE. - 2016. - V. - 11(5). - e0154354.

11. Лаптев Г. Ю., Новикова Н. И., Ильина Л. А., Йылдырым Е. А., Нагорнова К. В., Думова В. А., Солдатова В. В., Большаков В. Н., Горфункель Е. П., Дубровина Е. Г., Соколова О. Н., Никонов И. Н., Лебедев А. А. Нормы содержания микрофлоры в рубце крупного рогатого скота. Методические рекомендации. С-Пб: БИОТРОФ, 2016. 48 с.

12. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 480 с.

13. Самандас А. М. Современная эпизоотическая ситуация по некробактериозу северных оленей на Таймыре / А. М. Самандас, К. А. Лайшев, С. Г. Самойлов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2011. - № 5-6. - С. 92-96.

14. Sundset M. A. Novel rumen bacterial diversity in two geographically separated sub-species of reindeer / M. A. Sundset, K. E. Præsteng, I. K. O. Cann, S. D. Mathiesen, R. I. Mackie // Microbial. Ecol. - 2007. - V. 54. - P. 424-438.

15. Sundset M. A. Eubacterium rangiferina, a novel usnic acid-resistant bacterium from the reindeer rumen / M. A. Sundset, A. Kohn, S. D. Mathiesen, K. E. Præsteng // Naturwissenschaften. - 2008. - V. 95. - P. - 741-749.

16. Тараканов Б. В. Целлюлозолитическая микрофлора и метаболические функции в рубце молодняка крупного рогатого скота при раннем включении в рацион растительных кормов / Б. В. Тараканов, Т. А. Николичева // Сельскохозяйственная биология. - 1986. - №4. - C. 89-94.

17. Nocek J. E. Bovine acidosis: implications on laminitis / J. E. Nocek // J. Dairy Sci. - 1997. - V. 80. - P. 1005-1028.