Купить
Открытый доступ
Только для подписчиков
Популяционная структура микробных сообществ в рубце северных оленей Российской Арктики в зимний период по данным высокопроизводительного секвенирования
Аннотация
Микробиота рубца северного оленя играет важную роль в переваривании пищи посредством ферментов, продуцируемых микроорганизмами-симбионтами рубца. В связи с этим широкий интерес представляет изучение адаптационных приспособлений организма северных оленей, к возможности эффективного использования ими для питания скудных растительных ресурсов пространств Арктики. В настоящем исследовании впервые представлены результаты оценки популяционной структуры микробных сообществ рубца Rangifer tarandus Российской Арктики в зимний период по данным высокопроизводительного секвенирования. Особенностью рациона северного оленя в зимне-весенний период является высокая доля лишайников в рационе (до 70%) по сравнению с летне-осенним (не более 10-15 %). Образцы содержимого рубца отбирали в зимне-весенний период в 2018 году в Ямало-Ненецком автономном округе у телят (6-8 месяцев, n=3), молодняка (1-2 года, n=3) и взрослых особей (3-6 лет, n=6) северных оленей Ненецкой породы. Состав бактериального сообщества рубца северных оленей анализировали в лаборатории компании «БИОТРОФ+» методом NGS-секвенирования (next-generation sequencing). Результаты показали, что доминирующее положение в микробных сообществах, как и у других жвачных, занимали представители фил Firmicutes и Bacteroidetes, общее содержание которых у животных различных возрастных групп достоверно не различалось. На более низких таксономических уровнях в составе микробиоты у телят отмечено более высокое содержание целлюлозолитических микроорганизмов родов Ruminococcus, Buturivibrio, Coprococcus по сравнению с молодняком и взрослыми особями (p < 0.05). При этом доля кислот-утилизирующих бактерий родов Succiniclasticum и Selenomonas у телят была ниже по сравнению с молодыми и взрослыми особями (p < 0.05). Данные таксономического анализа состава микробных сообществ подтверждаются результатами оценки биоразнообразия при помощи экологических индексов. По результатам оценки показателей α- и β-разнообразия микробных сообществ рубца наибольшая уникальность выявлена для микробиомов особей группы adults в сравнении с другими подгруппами - calves и young. В целом, полученные результаты подтверждают мнение исследователей о том, что микробное сообщество может отражать физиологическое состояние животных.
Об авторах
Л. А. Ильина
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Ильина Лариса Александровна — кандидат биологических наук, начальник молекулярно-генетической лаборатории
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
К. А. Лайшев
ФГБНУ «Северо-Западный центр междисциплинарных исследований проблем продовольственного обеспечения»
Россия
Россия
Лайшев Касим Анверович — доктор ветеринарных наук, профессор, член-корреспондент РАН
+7 (812) 476-79-14
196608, г. Санкт-Петербург — Пушкин, шоссе Подбельского, д. 7
Е. А. Йылдырым
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Йылдырым Елена Александровна — кандидат биологических наук, биотехнолог
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
В. А. Филиппова
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Филиппова Валентина Анатольевна — биотехнолог
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
Т. П. Дуняшев
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Дуняшев Тимур Петрович — аспирант, биотехнолог
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
А. В. Дубровин
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Дубровин Андрей Валерьевич — аспирант, биотехнолог
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
Д. В. Соболев
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Соболев Дмитрий Валентинович — кандидат биологических наук, специалист
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
Н. И. Новикова
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Новикова Наталья Ивановна — кандидат биологических наук, зам. директора
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
Г. Ю. Лаптев
Общество с ограниченной ответственностью «БИОТРОФ+»
Россия
Россия
Лаптев Георгий Юрьевич — доктор биологических наук, директор
192284, г. Санкт-Петербург, Загребский б., д. 19, корп. 1, кв. 13
А. А. Южаков
ФГБНУ «Северо-Западный центр междисциплинарных исследований проблем продовольственного обеспечения»
Россия
Россия
Южаков Александр Александрович — главный научный сотрудник, доктор сельскохозяйственных наук
196608, г. Санкт-Петербург — Пушкин, шоссе Подбельского, д. 7
Т. М. Романенко
Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики РАН им. Н. П. Лаверова РАН, Нарьян-Марская сельскохозяйственная станция
Россия
Россия
Романенко Татьяна Михайловна — кандидат биологических наук, директор
166004, Ненецкий автономный округ, г. Нарьян-Мар, ул. Рыбников, 1А
Список литературы
1. Тараканов Б. В. Методы исследования микрофлоры пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных и птицы. М.: «Научный мир». - 2006. - 188 с.
2. Мухачев А.Д. Северное оленеводство в странах мира / А.Д. Мухачев, К.А. Лайшев // Норильск. - 2006.
3. Church D. C. Ruminant Animal: Digestive phisiology and nutrition. New Jersey: Prentice Hall, 1993.
4. Morgavi D. P. Rumen microbial (meta)genomics and its application to ruminant production / D. P. Morgavi, W. J. Kelly, P. H. Janssen, G. T. Attwood // Animal. - 2013. - № 7(1). - 184-201.
5. Orpin C. G. Seasonal changes in the ruminal microflora of the high-arctic Svalbard reindeer (Rangifer tarandus platyrhynchus) / C.G. Orpin, S.D. Mathiesen, Y. Greenwood, A.S. Blix // Appl. Environ. Microb. - 1985. - № 50(1). - 144-151.
6. 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. PrÊsteng // Naturwissenschaften. - 2008. - V. 95. - P. 741-749.
7. Salgado-Flores A., Hagen L.H., Ishaq S.L., Zamanzadeh M., Wright A-DG., Pope P.B. rumen and cecum microbiomes in Reindeer (Rangifer tarandus tarandus) are changed in response to a lichen diet and may affect enteric methane emissions. PLoS ONE. 2016. 11(5): e0155213.
8. Hungate R.E. The rumen and its microbes. Academic Press, NY, 1966.
9. Mathiesen S.D. Microbial ecology of the gastrointestinal tract in reindeer - changes through season. In: Microbial ecology of the growing animal / S. D. Mathiesen, R. I. Mackie, A. Aschfalk, E. Ringø, M. A. Sundset // Biology of the growing animals. Elsevier Press, Oxford. - 2005. - 73-100.
10. Sundset M. A. Novel rumen bacterial diversity in two geographically separated sub-species of reindeer / M. A. Sundset, K. E. PrÊsteng, I. K. O. Cann, S. D. Mathiesen, R. I. Mackie // Microbial. Ecol. - 2007. - V. 54. - P. 424-438.
11. Jami E. Composition and similarity of bovine rumen microbiota across individual animals / E. Jami, I. Mizrahi // PLoS ONE. - 2012. - V. 7 (3). - e33306.
12. Maniatis T., Frich Je., Sjembruk Dzh. Molecular cloning. M.: Mir, 1984. 480 s.
13. Pope P.B. Metagenomics of the Svalbard reindeer rumen microbiome reveals abundance of polysaccharide utilization loci. / P.B. Pope, A.K. Mackenzie, I. Gregor, W. Smith, M. A. Sundset, A. C. McHardy, M. Morrison, V. Eijsink // PLoS One. - 2012. - № 7. - e38571.
14. Zielińska S. New insights into the microbiota of the Svalbard Reindeer Rangifer tarandus platyrhynchus. / S. Zielińska, D. Kidawa, L. Stempniewicz, M. Łoś, J. M. Łoś. // Frontiers in Microbiology. - 2016. - № 7. - 170.
15. Nocek J. E. Bovine acidosis: implications on laminitis / J. E. Nocek // J. Dairy Sci. - 1997. - V. 80. - P. 1005-1028.
16. Henderson G. Rumen microbial community composition varies with diet and host, but a core microbiome is found across a wide geographical range. / G. Henderson, F. Cox, S. Ganesh, A. Jonker, W. Young, Global Rumen Census Collaborators, PH. Janssen. // Sci. Rep. - 2015. - № 5. - 14567.
Рецензия
Для цитирования:
Ильина Л.А., Лайшев К.А., Йылдырым Е.А., Филиппова В.А., Дуняшев Т.П., Дубровин А.В., Соболев Д.В., Новикова Н.И., Лаптев Г.Ю., Южаков А.А., Романенко Т.М. Популяционная структура микробных сообществ в рубце северных оленей Российской Арктики в зимний период по данным высокопроизводительного секвенирования. Генетика и разведение животных. 2019;(2):90-96. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2019-2-90-97
For citation:
Ilina L., Layshev K., Yildirim E., Filippova V., Dunyashev T., Dubrovin A., Sobolev D., Novikova N., Laptev G., Yuzhakov A., Romanenko T. Population structure of microbial communities in the Russian Arctic reindeer's rumen in the winter period according to high-throughtput sequencing data. Genetics and breeding of animals. 2019;(2):90-96. (In Russ.) https://doi.org/10.31043/2410-2733-2019-2-90-97
Просмотров: 187
Послать статью по эл. почте 