Preview

Acta Biomedica Scientifica

Расширенный поиск

Сравнение состава и метаболического потенциала микробиома рубца северных оленей в Ямало-Ненецком и Ненецком автономных округах Российской Арктики

https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.4

Полный текст:

Аннотация

Адаптивная способность северных оленей к суровым условиям Российской Арктики не определяется исключительно геномом макроорганизма и, безусловно, включает обширный генетический и метаболический репертуар микробиома.
Целью исследования было сравнение таксономических и прогнозируемых метаболических профилей микробиома рубца взрослых особей северных оленей, обитающих на естественных пастбищах Ямало-Ненецкого и Ненецкого автономных округов Российской Федерации.
Материалы и методы. Для отбора проб рубца были проведены экспедиции в Ямало-Ненецкий и Ненецкий АО Российской Арктики в 2017 г. Был проведён отбор образцов, которые представляли собой содержимое рубца от клинически здоровых особей северного оленя (не менее 3-кратной повторности среди животных-аналогов). Для анализа микробиоты рубца животных и определения метаболических профилей было проведено 16S rRNA NGSсеквенирование на приборе MiSeq (Illumina, США). Биоинформатический анализ данных выполняли с помощью программного обеспечения QIIME2 ver. 2020.8. Фильтрацию шумовых последовательностей проводили методом DADA2. Для анализа таксономии использовали справочную базу данных Silva 138. Реконструкцию и прогнозирование функционального содержания метагенома осуществляли при помощи программного комплекса PICRUSt2 (v. 2.3.0).
Результаты. При проведении NGS-секвенирования было изучено в общей сложности 223 768 последовательностей гена 16S рРНК микробиома рубца северных оленей. Выявлены существенные (p ≤ 0,05) различия между группами по 10 бактериальным филумам и суперфилумам: Actinobacteriota, Spirochaetes, Chloroflexi, Verrucomicrobia, Bdellovibrionota, Synergistetes, Fusobacteriota, Myxococcota, Cyanobacteria, Campilobacterota. Результаты реконструкции и прогнозировании функционального содержания метагенома с применением биоинформатического анализа PICRUSt2 позволили выявить 328 потенциальных метаболических пути. Отличия между группами выявлены по 16 прогнозируемым метаболическим путям, среди которых доминировали пути биосинтеза хлорофиллида и аминокислот.

Об авторах

Е. С. Пономарева
ООО «БИОТРОФ»
Россия

 биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории 

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия



Е. А. Йылдырым
ООО «БИОТРОФ»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
Россия

 доктор биологических наук, главный биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории; профессор кафедры крупного животноводства

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия

196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2, Россия



В. А. Филиппова
ООО «БИОТРОФ»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
Россия

 биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории; заведующий лабораторией кафедры крупного  животноводства

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия

196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2, Россия



Л. А. Ильина
ООО «БИОТРОФ»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
Россия

 кандидат биологических наук, начальник молекулярно-генетической лаборатории; доцент кафедры крупного животноводства 

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия

196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2, Россия



А. В. Дубровин
ООО «БИОТРОФ»
Россия

 кандидат ветеринарных наук, биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия



Г. Ю. Лаптев
ООО «БИОТРОФ»
Россия

 доктор биологических наук, директор 

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия



К. А. Калиткина
ООО «БИОТРОФ»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
Россия

 биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории; студент кафедры крупного животноводства (направления «Зоотехния», магистерская программа «Селекция в частной зоотехнии»)

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия

196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, 2, Россия



Т. П. Дуняшев
ООО «БИОТРОФ»
Россия

 биотехнолог молекулярно-генетической лаборатории

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия



Д. Г. Тюрина
ООО «БИОТРОФ»
Россия

 кандидат экономических наук, заместитель директора по финансам

196602, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Малиновская, 8, лит. А, пом. 7-Н, Россия



Список литературы

1. Буркин А.А., Кононенко Г.П. Особенности накопления микотоксинов в лишайниках. Прикладная биохимия и микробиология. 2013; 5(49): 522-530. doi: 10.7868/S0555109913050036

2. Йылдырым Е.А., Ильина Л.А., Лайшев К.А., Филиппова В.А., Дубровин А.В., Дуняшев Т.П. и др. Распространение микотоксинов в кормах летнего пастбищного рациона Rangifer tarandus в арктической зоне России. Сельскохозяйственная биология. 2018; 53(4): 779-786. doi: 10.15389/agrobiology.2018.4.779rus

3. Sundset MA, Edwards JE, Cheng YF, Senosiain RS, Fraile MN, Northwood KS, et al. Molecular diversity of the rumen microbiome of Norwegian reindeer on natural summer pasture. Microb Ecol. 2009; 57(2): 335-348. doi: 10.1007/s00248-008-9414-7

4. Kingsbury JM. Poisonous plants of the United States and Canada. 3rd ed. NJ, Prentice Hall; 1964.

5. Allison MJ, Mayberry WR, Mcsweeney CS, Stahl DA. Synergistes jonesii, gen. nov., sp. nov.: A rumen bacterium that degrades toxic pyridinediols. Syst Appl Microbiol. 1992; 15(4): 522-529. doi: 10.1016/S0723-2020(11)80111-6

6. QIIME 2 user documentation. URL: https://docs.qiime2.org/2020.8/ [date of access: 15.03. 2022].

7. DADA2 Pipeline Tutorial. URL: https://benjjneb.github.io/dada2/tutorial.html/ [date of access: 15.03.2022].

8. PICRUsT2 Pipeline Tutorial. URL: https://github.com/picrust/picrust2/ [date of access: 15.03.2022].

9. Phantasus (v1.11.0) user documentation. URL: https://artyomovlab.wustl.edu/phantasus/ [date of access: 15.03.2022].

10. Pope PB, Mackenzie AK, Gregor I, Smith W, Sundset MA, McHardy AC, et al. Metagenomics of the Svalbard reindeer rumen microbiome reveals abundance of polysaccharide utilization loci. PLoS One. 2012; 7(6): e38571. doi: 10.1371/journal.pone.0038571

11. Salgado-Flores A, Hagen LH, Ishaq SL, Zamanzadeh M, Wright AD, Pope PB, et al. 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): 155-213. doi: 10.1371/journal.pone.0155213

12. Bergmann GT, Bates ST, Eilers KG, Lauber CL, Caporaso JG, Walters WA, et al. The under-recognized dominance of Verrucomicrobia in soil bacterial communities. Soil Biol Biochem. 2011; 43(7): 1450-1455. doi: 10.1016/j.soilbio.2011.03.012

13. Tadepalli S, Narayanan SK, Stewart GC, Chengappa MM, Nagaraja TG. Fusobacterium necrophorum: A ruminal bacterium that invades liver to cause abscesses in cattle. Anaerobe. 2009; 15(1-2): 36-43. doi: 10.1016/j.anaerobe.2008.05.005

14. Казановский Е.С., Карабанов В.П., Клебенсон К.А. Болезни северных оленей (ветеринарный практикум). Сыктывкар; 2011.

15. Lee JI, McLaren AJ, Lymbery AJ, Hampson DJ. Human intestinal spirochetes are distinct from Serpulina hyodysenteriae. J Clin Microbiol. 1993; 31(1): 16-21. doi: 10.1128/jcm.31.1.16-21.1993

16. Lee JI, Hampson DJ. Intestinal spirochaetes colonizing aborigines from communities in the remote north of Western Australia. Epidemiol Infect. 1992; 109(1): 133-141.

17. Kopečná J, Sobotka R, Komenda J. Inhibition of chlorophyll biosynthesis at the protochlorophyllide reduction step results in the parallel depletion of Photosystem I and Photosystem II in the cyanobacterium Synechocystis PCC 6803. Planta. 2013; 237(2): 497-508. doi: 10.1007/s00425-012-1761-4


Рецензия

Для цитирования:


Пономарева Е.С., Йылдырым Е.А., Филиппова В.А., Ильина Л.А., Дубровин А.В., Лаптев Г.Ю., Калиткина К.А., Дуняшев Т.П., Тюрина Д.Г. Сравнение состава и метаболического потенциала микробиома рубца северных оленей в Ямало-Ненецком и Ненецком автономных округах Российской Арктики. Acta Biomedica Scientifica. 2022;7(3):30-37. https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.4

For citation:


Ponomareva E.S., Yildirim E.A., Filippova V.A., Ilina L.A., Dubrowin A.V., Laptev G.Y., Kalitkina K.A., Dunyashev T.P., Tiurina D.G. Comparison of the composition and metabolic potential of the reindeer’s rumen microbiome in the Yamal-Nenets and Nenets autonomous district of the Russian Arctic. Acta Biomedica Scientifica. 2022;7(3):30-37. (In Russ.) https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.4

Просмотров: 120


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2541-9420 (Print)
ISSN 2587-9596 (Online)