vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2024-69-4-280-288vestib-939Research ArticleСтатьиВлияние пробиотиков на микробиом рубца лактирующих коровEffect of probiotics on the rumen microbiome of lactating cowsСверчковаН. В.SverchkovaN. V.

Сверчкова Наталья Владимировна ‒ канд. биол. наук, доцент, гл. науч. сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220085, Минск

Natalia V. Sverchkova ‒ Ph. D. (Biol.), Associate Professor, Chief Researcher.

2, Kuprevich Str., 220085, Minsk

sverchkova@biotech.bas-net.byПроскурнинаИ. А.ProskurninaI. A.

Проскурнина Ирина Александровна – заведующий лабораторией.

Ул. Купревича, 2, 220085, Минск

Irina A. Proskurnina – Head of the Laboratory.

2, Kuprevich Str., 220085, Minsk

sverchkova@biotech.bas-net.byЛитвиноваВ. С.LitvinovaV. S.

Литвинова Вероника Сергеевна – аспирант.

Ул. Губкина, 3, 117971, Москва

Veronika S. Litvinova – Postgraduate student.

3, Gubkin Str., 117971, Moscow

miranikki@yandex.byРябаяН. Е.RyabayaN. E.

Рябая Наталья Евгеньевна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220085, Минск

Natalia E. Ryabaya ‒ Ph. D. (Biol.), Senior Researcher.

2, Kuprevich Str., 220085, Minsk

microbio@mbio.bas-net.byСаханчукА. И.SachanchukA. I.

Саханчук Анна Ивановна – канд. с.-х. наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Фрунзе, 11, 222160, Жодино, Минская обл.

Anna I. Sachanchuk ‒ Ph. D. (Agricult.), Associate Professor, Head of the Laboratory.

11, Frunze Str., 222160, Zhodino, Minsk district

info@belniig.byКоломиецЭ. И.KolomietsE. I.

Коломиец Эмилия Ивановна – академик, д-р биол. наук, профессор, гл. науч. сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220085, Минск

Emiliya I. Kolomiets ‒ Academician, D. Sc. (Biol.), Professor, Chief Researcher.

2, Kuprevich Str., 220085, Minsk

kolomiets@biotech.bas-net.byГосударственное научно-производственное объединение «Химический синтез и биотехнологии»State Scientific and Production Association “Chemical Synthesis and Biotechnology”Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова РАНN.I. Vavilov Institute of General Genetics of the Russian Academy of SciencesИнститут микробиологии НАН БеларусиInstitute of Microbiology of the National Academy of Sciences of BelarusНаучно-практический центр НАН Беларуси по животноводствуScientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Livestock202406112024694280288Copyright © Сверчкова Н.В., Проскурнина И.А., Литвинова В.С., Рябая Н.Е., Саханчук А.И., Коломиец Э.И., 20242024Сверчкова Н.В., Проскурнина И.А., Литвинова В.С., Рябая Н.Е., Саханчук А.И., Коломиец Э.И.Sverchkova N.V., Proskurnina I.A., Litvinova V.S., Ryabaya N.E., Sachanchuk A.I., Kolomiets E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/939

Подобраны методы выделения метагеномной ДНК из рубцовой жидкости молочных коров, позволяющие получить препараты нуклеиновых кислот высокой чистоты без ингибиторов ПЦР. Определены доминирующие таксоны микробиома рубца молочных коров, подобраны праймеры и температурно-временные параметры для их выявления методом ПЦР. Показана целесообразность использования кормовых добавок «Споробакт-К» на основе бактерий рода Bacillus и «Румибакт» на основе пропионовокислых бактерий для контроля условно-патогенной микробиоты, улучшения рубцового пищеварения и снижения риска развития ацидоза у лактирующих коров.

Methods for isolating metagenomic DNA from the rumen fluid of dairy cows have been selected and have made it possible to obtain high-purity nucleic acid preparations without PCR inhibitors. The probiotic potential of feed additives “Sporobact-K” and “Rumibact” based on spore-forming bacteria of the genus Bacillus and the propionic acid bacteria of the genus Propionibacterium were assessed. The feasibility of their use to increase resistance to opportunistic microbiota, improve ruminal digestion and control acidosis in cows was shown. The dominant taxa of the rumen microbiome of dairy cows were determined, and the primers and temperature-time parameters were selected for their detection by PCR. The feasibility of using feed additives “Sporobact-K”, based on bacteria of the genus Bacillus and “Rumibact”, based on propionic acid bacteria to control opportunistic microbiota, improve scar digestion and reduce the risk of acidosis in lactating cows is shown.

микробиом рубцаацидозпропионовокислые бактерииспорообразующие бактериипробиотическая кормовая добавкаантагонистическая активностьферментативная активностьrumen microbiomeacidosispropionic acid bacteriaspore-forming bacteriaprobiotic feed additiveantagonistic activityenzymatic activityReferencesЛаптев, Г. Ю. Микробиом рубца жвачных: современные представления / Г. Ю. Лаптев, Л. А. Ильина, В. В. Солдатова // Животноводство России. – 2018. – № 10. – С. 38–42.Laptev G., Il’ina L., Soldatova V. Ruminal microbiome of ruminants: modern concepts. Zhivotnovodstvo Rossii [Animal husbandry in Russia], 2018, no. 10, pp. 38–42 (in Russian).Пробиотики на основе бактерий рода Bacillus в птицеводстве / Н. В. Феоктистова [и др.] // Уч. записки Казан. ун-та. Сер. естеств. науки. – 2017. – № 1 (159). – С. 85–107.Feoktistova N. V., Mardanova A. M., Khadieva G. F., Sharipova M. R. Probiotics based on bacteria of genus Bacillus in poultry breeding. Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki [Scientific notes of Kazan University. Series Natural Sciences], 2017, vol. 159, no. 1, pp. 85–107 (in Russian).Пробиотические препараты на основе микроорганизмов рода Bacillus / О. В. Федорова [и др.] // Вестн. технолог. ун-та. – 2016. – Т. 15, № 19. – С. 170–174.Fedorova O. V., Nazmieva A. I., Nuretdinova E. I., Valeeva R. T. Probiotic preparations based on microorganisms of the genus Bacillus. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of the Technological University], 2016, vol. 15, no. 19, pp. 170–174 (in Russian).Сверчкова, Н. В. Критерии отбора и характеристика штаммов спорообразующих бактерий рода Bacillus – основы пробиотических препаратов и кормовых добавок для животноводства / Н. В. Сверчкова, Э. И. Коломиец // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2022. – Т. 67, № 1. – С. 105–113.Sverchkova N. V., Kolomiets E. I. Selection criteria and characterization of sporulating bacterial strains of genus Bacillus – the basis of probiotic preparations and feed additives for livestock. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2022, vol. 67, no. 1, pp. 105–113 (in Russian).Оптимизация метода выделения метагеномной ДНК из рубцовой жидкости лактирующих коров / В. С. Летвинова [и др.] // Актуальные проблемы инфекционной патологии животных и пути их решения: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню белорус. науки и 95-летию кафедры эпизоотологии и инфекционных болезней, Витебск, 15‒16 декабря 2022 г. / редкол.: Н. И. Гавриченко (гл. ред.) [и др.]. – Витебск, 2023. – С. 160–162.Letvinova V. S., Bareiko A. A., Sidorenko A. V., Sverchkova N. V. Optimization of the method for isolating metagenomics DNA from the ruminal fluid of lactating cows. Aktual’nye problemy infektsionnoi patologii zhivotnykh i puti ikh resheniya: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi Dnyu Belorusskoi nauki i 95-letiyu kafedry epizootologii i infektsionnykh boleznei (Vitebsk, 15‒16 dekabrya 2022 goda) [Current problems of infectious pathology of animals and ways to solve them: Proceedings of the International scientific and practical conference dedicated to the Day of Belarusian Science and the 95th anniversary of the Department of Epizootology and Infectious Diseases (Vitebsk, December 15‒16, 2022)]. Vitebsk, 2023, pp. 160–162 (in Russian).New primers for the class Actinobacteria: application to marine and terrestrial environments / J. E. M. Stach [et al.] // Environ. Microbiol. – 2003. – Vol. 5, N 10. – P. 828–841. https://doi.org/10.1046/j.1462-2920.2003.00483.xStach J. E. M., Maldonado L. A., Ward A. C., Goodfellow M., Bull A. T. New primers for the class Actinobacteria: application to marine and terrestrial environments. Environmental Microbiology, 2003, vol. 5, no. 10, pp. 828–841. https://doi.org/10.1046/j.1462-2920.2003.00483.xImproved group-specific PCR primers for denaturing gradient gel electrophoresis analysis of the genetic diversity of complex microbial communities / M. Mühling [et al.] // ISME J. – 2008. – Vol. 2, N 4. – P. 379–392. https://doi.org/10.1038/ismej.2007.97Mühling M., Woolven-Allen J., Murrell J. C., Joint I. Improved group-specific PCR primers for denaturing gradient gel electrophoresis analysis of the genetic diversity of complex microbial communities. ISME Journal, 2008, vol. 2, no. 4, pp. 379–392. https://doi.org/10.1038/ismej.2007.97The Gut microbiotassay: a high-throughput qPCR approach combinable with next generation sequencing to study gut microbial diversity / M. L. Hermann-Bank [et al.] // BMC Genomics. – 2013. – Vol. 14. – Art. 788. https://doi.org/10.1186/14712164-14-788Hermann-Bank M. L., Skovgaard K., Stockmarr A., Larsen N., Mølbak L. The Gut microbiotassay: a high-throughput qPCR approach combinable with next generation sequencing to study gut microbial diversity. BMC Genomics, 2013, vol. 14, art. 788. https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-788Improvement of phylumand class-specific primers for real-time PCR quantification of bacterial taxa / T. Bacchetti de Gregoris [et al.] // J. Microbiol. Methods. – 2011. – Vol. 86, N 3. – P. 351–356. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2011.06.010Bacchetti de Gregoris T., Aldred N., Clare A. S., Burgess J. G. Improvement of phylumand class-specific primers for real-time PCR quantification of bacterial taxa. Journal of Microbiological Methods, 2011, vol. 86, no. 3, pp. 351–356. https://doi.org/10.1016/j.mimet.2011.06.010Development of qPCR platform with probes for quantifying prevalent and biomedically relevant human gut microbial taxa / I. Kurina [et al.] // Mol. Cell. Probes. – 2020. – Vol. 52. – Art. 101570. https://doi.org/10.1016/j.mcp.2020.101570Kurina I., Popenko A. S., Klimenko N., Koshechkin S., Chuprikova L., Filipenko M., Tyakht A., Alexeev D. Development of qPCR platform with probes for quantifying prevalent and biomedically relevant human gut microbial taxa. Molecular and Cellular Probes, 2020, vol. 52, art. 101570. https://doi.org/10.1016/j.mcp.2020.101570Теппер, Е. З. Практикум по микробиологии: учеб. пособие / Е. З. Теппер, В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева; под ред. В. К. Шильниковой. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2004. – 256 с.Tepper E. Z., Shil’nikova V. K., Pereverzeva G. I. Practical studies in microbiology: a manual. Мoscow, Drofa Publ., 2004. 256 p. (in Russian).Исследование микробиома рубца у овец с использованием молекулярно-генетических методов (обзор) / Е. М. Колоскова [и др.] // Проблемы биологии продуктивных животных. – 2020. – № 4. – С. 5–26.Koloskova E. M., Ostrenko K. S., Ezerskii V. A., Ovcharova A. N., Belova N. V. Studies of the sheep rumen microbiome using molecular genetic methods: a review. Problemy biologii produktivnykh zhivotnykh [Problems of biology of productive animals], 2020, no. 4, pp. 5‒26 (in Russian).Лаптев, Г. Ю. Микробиом рубца – основа здоровья коров / Г. Ю. Лаптев, Е. А. Йылдырым, Л. А. Ильина // Животноводство России. – 2020. – № 4. – С. 42–45.Laptev G., Iyldyrym E., Il’ina L. Rumen microbiome is the basis of cow health. Zhivotnovodstvo Rossii [Animal husbandry in Russia], 2020, no. 4, pp. 42–45 (in Russian).Мирошникова, М. С. Основные представители микробиома рубца / М. С. Мирошникова // Животноводство и кормопроизводство. – 2020. – Т. 103, № 4. – С. 174–185.Miroshnikova M. S. The main representatives of the rumen microbiome. Zhivotnovodstvo i kormoproizvodstvo [Livestock and forage production], 2020, vol. 103, no. 4, pp. 174–185 (in Russian).Pediococcus acidilactici isolated from the rumen of lambs with rumen acidosis, 16S rRNA identification and sensibility to monensin and lasalocid / M. A. Cobos [et al.] // Res. Vet. Sci. – 2011. – Vol. 90, N 1. – P. 26–30. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2010.05.006Cobos M. A., Ley de Coss A., Ramirez N. D., Gonzalez S. S., Ferrera Cerrato R. Pediococcus acidilactici isolated from the rumen of lambs with rumen acidosis, 16S rRNA identification and sensibility to monensin and lasalocid. Research in Veterinary Science, 2011, vol. 90, no. 1, pp. 26–30. https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2010.05.006

The authors declare that there are no conflicts of interest present.