Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива исследователей Колледжа прибрежных сельскохозяйственных наук Гуандунского океанического университета, Китай, авторы которой предложили полезную бактериальную подкормку для коз.
Рубец, как большой и сложный ферментер у жвачных животных, имеет микробное сообщество, которое является основной поддержкой жизнедеятельности жвачных и играет решающую роль в улучшении здоровья животных и производительности.
Рубец населен триллионами микроорганизмов, таких как бактерии, грибы, простейшие и археи. Они образуют высокосинергетическую экосистему. Эти микроорганизмы могут поглощать растительные полисахариды, среди других структур, таких как целлюлоза и гемицеллюлоза, которые не перевариваются самими жвачными животными и эффективно расщепляются до летучих жирных кислот, среди других метаболитов и побочных продуктов, обеспечивая более 70% источника энергии хозяина
В то же время микробная промышленная ферментация производит микопротеин, который также становится высококачественной белковой добавкой для животных.
Кроме того, микроорганизмы рубца также участвуют в регуляции развития иммунной системы хозяина и посредством взаимодействия с иммунными клетками слизистой оболочки кишечника повышают устойчивость животных к патогенным бактериям и поддерживают здоровый гомеостаз в организме. Поэтому углубленное изучение функционального потенциала микроорганизмов рубца и точная регуляция структуры их флоры стали горячей точкой исследований в области питания жвачных животных и здорового разведения.
Rhodopseudomonas palustris (R. palustris) — богатая питательными веществами бактерия с содержанием белка до 65% и многочисленными биоактивными соединениями. Эта пурпурная несерная бактерия с метаболическим разнообразием, разнообразием источников углерода и разнообразием метаболитов, привлекла внимание своими уникальными метаболическими свойствами и полезными функциями как фотосинтетическая бактерия, широко распространенная в природе.
Бактерия может использовать различные источники углерода и азота для роста и размножения и может фиксировать азот, разлагать вредные вещества и синтезировать витамины. Она демонстрирует хороший потенциал для применения в аквакультуре, очистке сточных вод и животноводстве.
Исследования показали, что R. palustris может секретировать различные пищеварительные ферменты, такие как целлюлаза и протеаза, которые непосредственно участвуют в процессе разложения корма и ускоряют высвобождение питательных веществ. В то же время его метаболизм производит витамины, аминокислоты и другие активные вещества, которые могут усилить антиоксидантную способность организма животного и улучшить иммунитет.
Исследования рубцового пищеварения и ферментации у коров показали, что R. palustris демонстрирует значительный потенциал в стимулировании микробного роста рубца и микробной ферментации для обеспечения энергией, не связанной с сахаром. Этот процесс основан на поддержании анаэробной среды, что является предпосылкой микробного гомеостаза.
Как характерная местная порода в китайской провинции Гуандун, коза Лейчжоу занимает важное место в региональном экономическом развитии.
Учитывая потенциальные преимущества, продемонстрированные R. palustris в исследованиях рубца жвачных животных in vitro, и недостаточно развитую область исследований, касающуюся ее воздействия на микробиоту рубца коз, в этом исследовании были выбраны географически репрезентативные козы Лейчжоу в качестве объектов для изучения воздействия R. palustris на микробное разнообразие рубца коз с целью выяснения механизмов в улучшении микроэкологического баланса, стабилизации уровней pH, смягчении ацидоза и модулировании микробиоты кишечника путем увеличения полезных популяций и ограничения патогенных.
Экспериментальные животные были предоставлены фермой по сохранению коз Лейчжоу — филиалом Гуандунского университета океанологии. Было отобрано тридцать здоровых коз Лейчжоу, все с примерно одинаковой массой тела (приблизительно 16,0 ± 2,0 кг) и постоянным возрастом (приблизительно 8–10 месяцев). После 5-дневного периода адаптации они были случайным образом распределены по 5 экспериментальным группам. Каждая экспериментальная группа состояла из шести коз.
Контрольная группа (CONRF) получала базовый рацион, а группа со средой для фотосинтезирующих бактерий (PBMRF) получала базовый рацион + раствор PBM. Группы с низкой концентрацией R. palustris (LRPRF), средней концентрацией (MRPRF) и высокой концентрацией (HRPRF) получали базовый рацион с добавлением 20,0 мл, 40,0 мл и 80,0 мл раствора R. palustris соответственно. Все добавки вводили путем смешивания с кормом. На 75-й день испытания из каждой группы случайным образом выбирали по три козы для убоя и анализа.
Структуру микробного сообщества рубца анализировали с помощью высокопроизводительного секвенирования.
Результаты показали, что R. palustris обогатил уникальные операционные таксономические единицы (OTU), особенно в группе LRPRF. На уровне типа доминировали Firmicutes и Bacteroidota; численность Firmicutes и Euryarchaeota увеличилась, в то время как численность Bacteroidota снизилась в экспериментальных группах. Кроме того, численность Verrucomicrobiota была значительно повышена (p < 0,05).
Следует пояснить, что Firmicutes и Bacteroidota являются доминирующими типами среди микроорганизмов рубца во время фазы роста жвачных животных.
Тип Firmicutes является ключевой группой микроорганизмов рубца в процессе использования грубых кормов, которая в основном участвует в деградации и использовании целлюлозы и гемицеллюлозы. Firmicutes могут увеличивать обилие генов, кодирующих ферменты, связанные с энергетическим метаболизмом, способствовать усвояемости олигосахаридов, крахмала и целлюлозы и улучшать активность ферментов и брожение рубца.
Bacteroidota в основном участвует в разложении и абсорбции неволокнистых растительных компонентов во время брожения рубца у жвачных животных.
Было показано, что увеличение относительной численности Firmicutes и уменьшение относительной численности Bacteroidota может способствовать росту коз. Результаты этого эксперимента показали, что добавление R. palustris увеличило относительное обилие Firmicutes и уменьшило относительное обилие Bacteroidota в рубце, тем самым способствуя перевариванию и абсорбции грубых кормов у коз.
Далее, в этом эксперименте добавление R. palustris в рацион увеличило относительное обилие эвриархеот, а также значительно увеличило относительное обилие веррукомикробиоты ( p < 0,05). Археи составляли всего 3–4% микробиома рубца, тогда как эвриархеи были доминирующими археями в рубце.
Verrucomicrobiota участвует в деградации кишечных полисахаридов, таких как волокнистые дисахариды и т. д.
Verrucomicrobiota считаются очень подходящими для деградации лигноцеллюлозы в рубце, поскольку они могут кодировать различные ферменты, расщепляющие углеводы, пептидазы и сульфатазы. В данном исследовании увеличение относительной численности веррукомикробиоты позволяет предположить, что R. palustris обладает потенциалом для улучшения расщепления лигноцеллюлозы в рубце и укрепления иммунного барьера кишечника.
На уровне рода преобладала Prevotella, тогда как численность Selenomonas была значительно снижена (p < 0,01).
Основной функцией Prevotella является разложение белка, но она также участвует в разложении клетчатки. Prevotella широко распространена у многих жвачных животных; одним из продуктов ее ферментации является пропионовая кислота, и, таким образом, она может конкурировать с метаногенными и архейными бактериями за использование водорода. Ее численность отрицательно коррелирует с выбросами метана, и Prevotella может иметь потенциал для использования в качестве антиметаногенного агента.
Бактерии Selenomonas в рубце жвачных животных обладают способностью ферментировать крахмал и выделять молочную кислоту в рубце, тем самым увеличивая риск низкого pH рубца. В этом исследовании относительное обилие Selenomonas на уровне рода снизилось, что потенциально ослабило способность рубца расщеплять углеводы и лигноцеллюлозу. Однако это снижение также сбалансировало pH в среде рубца, тем самым снизив риск ацидоза рубца, вызванного низким уровнем pH.
Анализ LEfSe выявил большее количество дифференциальных таксонов в экспериментальных группах по сравнению с контрольной группой, включая обогащение полезными бактериями, такими как Lactobacillus, которые могут способствовать оптимизации среды рубца путем регулирования иммунных и метаболических функций. Функциональное прогнозирование показало, что микроорганизмы рубца в основном участвуют в метаболизме углеводов и аминокислот.
В заключение следует отметить, что добавление R. palustris может благотворно влиять на микробный состав и функцию рубца и способствовать усвоению питательных веществ рубцом и расщеплению сырой клетчатки. Данное исследование предоставляет теоретическую основу для методов продуктивного выращивания «зеленых коз».
Источник: Animals 2025, doi.org/10.3390/ani15233390
