ABSTRACT
Methane produced by the methanogenic Archaea
that inhabit the rumen is a potent greenhouse gas and
represents an energy loss for the animal. Although several
strategies have been proposed to mitigate enteric
CH4 production, little is known about the effects of
dietary changes on the microbial consortia involved in
ruminal methanogenesis. Thus, the current study aimed
to examine how the metabolically active microbes are
affected when dairy cows were fed diets with increasing
proportions of corn silage (CS). For this purpose,
9 ruminally cannulated lactating dairy cows were used
in a replicated 3 × 3 Latin square design and fed a
total mixed ration (60:40 forage:concentrate ratio on
a dry matter basis) with the forage portion being either
alfalfa silage (0% CS), corn silage (100% CS), or a
50:50 mixture (50% CS). Enteric CH4 production was
determined using respiration chambers and total rumen
content was sampled for the determination of fermentation
characteristics and molecular biology analyses
(cDNA-based length heterogeneity PCR, quantitative
PCR). The cDNA-based length heterogeneity PCR targeting
active microbes revealed similar bacterial communities
in cows fed 0% CS and 50% CS diets, whereas
important differences were observed between 0% CS
and 100% CS diets, including a reduction in the bacterial
richness and diversity in cows fed 100% CS diet.
As revealed by quantitative PCR, feeding the 100% CS
diet increased the number of total bacteria, Prevotella
spp., Archaea, and methanogenic activity, though it
reduced protozoal number. Meanwhile, increasing the
CS proportion in the diet increased propionate concentration
but decreased ruminal pH, CH4 production (L/
kg of dry matter intake), and concentrations of acetate
and butyrate. Based on these microbial and fermentation
changes, and because CH4 production was reduced
by feeding 100% CS diet, this study shows that the use
of cDNA-based quantitative PCR to estimate archaeal
growth and activity is not reliable enough to reflect
changes in ruminal methanogenesis. A more robust
technique to characterize changes in archaeal community
structures will help to better understand the
microbial process involved in ruminal methanogenesis
and, hence, enabling the development of more effective
dietary CH4 mitigation strategies.
Key words: corn silage , alfalfa silage , ruminal methanogenesis
, rumen microbe
ABSTRACTMethane produced by the methanogenic Archaeathat inhabit the rumen is a potent greenhouse gas andrepresents an energy loss for the animal. Although severalstrategies have been proposed to mitigate entericCH4 production, little is known about the effects ofdietary changes on the microbial consortia involved inruminal methanogenesis. Thus, the current study aimedto examine how the metabolically active microbes areaffected when dairy cows were fed diets with increasingproportions of corn silage (CS). For this purpose,9 ruminally cannulated lactating dairy cows were usedin a replicated 3 × 3 Latin square design and fed atotal mixed ration (60:40 forage:concentrate ratio ona dry matter basis) with the forage portion being eitheralfalfa silage (0% CS), corn silage (100% CS), or a50:50 mixture (50% CS). Enteric CH4 production wasdetermined using respiration chambers and total rumencontent was sampled for the determination of fermentationcharacteristics and molecular biology analyses(cDNA-based length heterogeneity PCR, quantitativePCR). The cDNA-based length heterogeneity PCR targetingactive microbes revealed similar bacterial communitiesin cows fed 0% CS and 50% CS diets, whereasimportant differences were observed between 0% CSand 100% CS diets, including a reduction in the bacterialrichness and diversity in cows fed 100% CS diet.As revealed by quantitative PCR, feeding the 100% CSdiet increased the number of total bacteria, Prevotellaspp., Archaea, and methanogenic activity, though itreduced protozoal number. Meanwhile, increasing theCS proportion in the diet increased propionate concentrationbut decreased ruminal pH, CH4 production (L/kg of dry matter intake), and concentrations of acetateand butyrate. Based on these microbial and fermentationchanges, and because CH4 production was reducedby feeding 100% CS diet, this study shows that the useof cDNA-based quantitative PCR to estimate archaealgrowth and activity is not reliable enough to reflectchanges in ruminal methanogenesis. A more robusttechnique to characterize changes in archaeal communitystructures will help to better understand themicrobial process involved in ruminal methanogenesisand, hence, enabling the development of more effectivedietary CH4 mitigation strategies.Key words: corn silage , alfalfa silage , ruminal methanogenesis, rumen microbe
การแปล กรุณารอสักครู่..
ก๊าซมีเทนที่ผลิตโดยจุลินทรีย์อาร์เคียนามธรรม
ที่อาศัยอยู่ในกระเพาะรูเมนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพและ
หมายถึงการสูญเสียพลังงานสำหรับสัตว์ แม้ว่าหลายกลยุทธ์
ได้ถูกเสนอเพื่อลดการผลิตที่มีร่าง
, น้อยเป็นที่รู้จักเกี่ยวกับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในอาหารต่อจุลินทรีย์ consortia
และเกี่ยวข้องกับช้า ดังนั้น ในปัจจุบันมีการศึกษา
เพื่อศึกษาวิธีการใช้งานจุลินทรีย์ metabolically
ผลกระทบเมื่อโคนมที่ได้รับอาหารที่มีการเพิ่ม
สัดส่วนของข้าวโพดหมัก ( CS ) เพื่อวัตถุประสงค์นี้ ,
9 ruminally cannulated โคนมใช้
มีจำนวน 3 × 3 แบบจัตุรัสละติน และได้รับอาหารผสมครบส่วน ( 60 : 40
อาหารสัตว์ : ข้นบนพื้นฐานของวัตถุแห้ง ) กับส่วนที่เป็นอาหารสัตว์ทั้ง
หญ้าหมัก ( 0% CS ) ข้าวโพดหมัก ( 100% CS ) หรือ
50 ผสม 50% ( CS ) การผลิตที่มีการพิจารณาร่างถูก
ห้องการหายใจและการรวมกระบวนการ
เนื้อหาตัวอย่างสำหรับการกำหนดลักษณะและวิเคราะห์ชีววิทยาโมเลกุลหมัก
( cDNA ความยาวสามารถตรวจ PCR ตามปริมาณ
) วิธีสามารถโดยเป้าหมาย
ตามความยาวงานจุลินทรีย์ที่พบคล้ายกันชุมชนแบคทีเรีย
ในวัวเลี้ยง 0% CS และ 50% CS อาหารในขณะที่
ความแตกต่างที่สำคัญที่พบระหว่าง 0% และ CS CS
100% อาหารรวมถึงการลดในส่วนแบคทีเรีย
และความหลากหลายในวัวที่เลี้ยง 100% CS Diet .
เปิดเผยว่าด้วยเทคนิคเชิงปริมาณอาหาร 100 %
6 อาหารเพิ่มจำนวนแบคทีเรียทั้งหมด prevotella
spp . , ดาร์เรน ยัง ,และกิจกรรมของจุลินทรีย์ แม้จะ
ลดลงโพรโทซัว จํานวน ทั้งนี้ การเพิ่มสัดส่วนในอาหาร
CS เพิ่มความเข้มข้นและพีเอชลดลง propionate
แต่ร่าง , การผลิต ( L /
กก. ปริมาณวัตถุแห้ง ) และความเข้มข้นของอะซิเตต
และ บิว . ตามเหล่านี้และจุลินทรีย์หมัก
เปลี่ยนไป และเพราะร่างการผลิตลดลง
โดยการให้ 100% CS อาหารการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการใช้วิธีเชิงปริมาณซึ่งใช้
ของการประเมินกิจกรรม archaeal
การเจริญเติบโตและไม่น่าเชื่อถือเพียงพอที่จะสะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในกระเพาะ
ช้า แข็งแกร่ง
เพิ่มเติมเทคนิคในลักษณะของการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างชุมชน
archaeal จะช่วยให้เข้าใจกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ในรูเมน ช้า
และ จึงทำให้การพัฒนามีประสิทธิภาพมากขึ้น
กลยุทธ์การผ่อนคลายร่างอาหาร .
คำสำคัญ : ข้าวโพดหมักหญ้าหมักรูเมน , , ช้า
, กระเพาะจุลินทรีย์
การแปล กรุณารอสักครู่..