Bacteria and Methanogens Differ along the Gastrointestinal Tract of Chinese Roe Deer (Capreolus pygargus)

• DOI: 10.1371/journal.pone.0114513
• Publication Date: 2014-12-09T19:00:59Z
• Authors: Zhipeng Li; Zhigang Zhang; Chao Xu; Jingbo Zhao; Hanlu Liu; Zhongyuan Fan; Fuhe Yang; André-Denis G. Wr...; Guangyu Li
• Keywords: Male; 0301 basic medicine; Rumen; Science; Prevotella; Firmicutes; Microbiology; 7. Clean energy; Agricultural and Biological Sciences; Food science; Nutritional Strategies for Ruminant Health and Production; Feces; 03 medical and health sciences; RNA, Ribosomal, 16S; Biochemistry, Genetics and Molecular Biology; Ruminococcus; Genetics; Animals; Gut Microbiota; Molecular Biology; Biology; Cecum; Roe deer; 2. Zero hunger; 0303 health sciences; Bacteria; Ecology; Sequence Analysis, RNA; Bacteroidetes; Deer; Q; R; High-Throughput Nucleotide Sequencing; Life Sciences; Diversity and Function of Gut Microbiome; 3. Good health; 13. Climate action; FOS: Biological sciences; Fermentation; Medicine; Methane; Agronomy and Crop Science; Zoology; Research Article; 16S ribosomal RNA

El estudio actual proporciona información sobre las bacterias en el tracto gastrointestinal (GIT) y los metanógenos presentes en el rumen y el ciego del corzo chino (Capreolus pygargus). El contenido ruminal, ileal, cecal y colónico, así como las heces, se obtuvieron de cada uno de los tres corzos de corral que ingirieron pastos naturales después de la eutanasia. Para la comunidad bacteriana, se generaron un total de 697.031 secuencias génicas de ARNr 16S de alta calidad utilizando secuenciación de alto rendimiento, y se asignaron a 2.223 unidades taxonómicas operativas centrales (OTU) (12 filos bacterianos y 87 géneros). Los filos Firmicutes (51,2%) y Bacteroidetes (39,4%) fueron las bacterias dominantes en el GIT del corzo. Sin embargo, la comunidad bacteriana en el rumen fue significativamente (P<0.01) diferente de las otras regiones muestreadas a lo largo del GIT. En segundo lugar, Prevotella spp., Anaerovibrio spp., y bacterias no identificadas dentro de las familias Veillonellaceae y Paraprevotellaceae fueron más abundantes en el rumen que en las otras regiones. Las bacterias no identificadas dentro de la familia Enterobacteriaceae, Succinivibrio spp., y Desulfovibrio spp. fueron más predominantes en el colon que en otras regiones. Las bacterias no identificadas dentro de la familia Ruminococcaceae y Bacteroides spp. fueron más frecuentes en el íleon, el ciego y los gránulos fecales. Para los metanógenos en el rumen y el ciego, se obtuvieron un total de 375,647 secuencias de genes de ARNr 16S de alta calidad y se asignaron a 113 OTU centrales. Methanobrevibacter millerae fue la especie dominante que representó el 77,3±7,4 (SE) % y el 68,9±4,4 (SE) % de las secuencias totales en el rumen y el ciego de los corzos, respectivamente. Sin embargo, la abundancia de Methanobrevibacter smithii fue mayor en el rumen que en el ciego (P = 0,004). Estos resultados revelaron que había una variación intra en la composición de la comunidad bacteriana a través del tracto gastrointestinal de los corzos, y también mostraron que la comunidad de metanógeno en el rumen difería de la del ciego.<br/>توفر الدراسة الحالية نظرة ثاقبة للبكتيريا في الجهاز الهضمي (GIT) ومولدات الميثان الموجودة في الكرش والأعور من الغزلان الصينية (Capreolus pygargus). تم الحصول على محتويات الكرش واللفائفي والأعوري والقولون، وكذلك البراز، من كل من الأيائل الثلاثة الحرة التي تبتلع المراعي الطبيعية بعد القتل الرحيم. بالنسبة للمجتمع البكتيري، تم إنشاء ما مجموعه 697،031 تسلسلًا جينيًا عالي الجودة من الحمض النووي الريبوزي 16S باستخدام تسلسل عالي الإنتاجية، وتم تعيينه إلى 2223 وحدة تصنيفية تشغيلية أساسية (12 شُعَبًا بكتيرية و 87 جنسًا). كانت الشعب الثابتة (51.2 ٪) والعصيات (39.4 ٪) هي البكتيريا المهيمنة في معدة بطارخ الغزلان. ومع ذلك، كان المجتمع البكتيري في الكرش مختلفًا بشكل كبير (P<0.01) عن المناطق الأخرى التي تم أخذ عينات منها على طول القناة الهضمية. ثانيًا، كانت أنواع بريفوتيلا، وأنواع اللاهوائية، والبكتيريا غير المحددة داخل فصائل فيلونيللاسي وبارابريفوتيلاسي أكثر وفرة في الكرش منها في المناطق الأخرى. كانت البكتيريا غير المحددة داخل فصيلة البكتيريا المعوية، و أنواع السكسينيفيبريو، و أنواع ديسولفوفيبريو أكثر انتشارًا في القولون منها في المناطق الأخرى. كانت البكتيريا غير المعروفة داخل عائلة Ruminococcaceae و Bacteroides spp أكثر انتشارًا في اللفائفي والأعور والكريات البرازية. بالنسبة لمولدات الميثان في الكرش والأعور، تم الحصول على ما مجموعه 375,647 تسلسل جين 16S rRNA عالي الجودة وتم تعيينها إلى 113 وحدة علاجية خارجية أساسية. كانت الطحالب Methanobrevibacter هي الأجناس المهيمنة التي تمثل 77.3±7.4 ٪ (جنوب شرق) و 68.9±4.4 ٪ (جنوب شرق) من إجمالي التسلسلات في الكرش والأعور من الغزلان، على التوالي. ومع ذلك، كانت وفرة Methanobrevibacter smithii أعلى في الكرش منها في الأعور (P = 0.004). كشفت هذه النتائج أن هناك تباينًا داخليًا في تكوين المجتمع البكتيري عبر غزلان البطارخ، وأظهرت أيضًا أن مجتمع الميثانوجين في الكرش يختلف عن ذلك في الأعور.<br/>The current study provides the insight into the bacteria in the gastrointestinal tract (GIT) and methanogens presented in the rumen and cecum of the Chinese roe deer (Capreolus pygargus). The ruminal, ileal, cecal, and colonic contents, as well as feces, were obtained from each of the three, free-range, roe deer ingesting natural pasture after euthanasia. For the bacterial community, a total of 697,031 high-quality 16S rRNA gene sequences were generated using high-throughput sequencing, and assigned to 2,223 core operational taxonomic units (OTUs) (12 bacterial phyla and 87 genera). The phyla Firmicutes (51.2%) and Bacteroidetes (39.4%) were the dominant bacteria in the GIT of roe deer. However, the bacterial community in the rumen was significantly (P<0.01) different from the other sampled regions along the GIT. Secondly, Prevotella spp., Anaerovibrio spp., and unidentified bacteria within the families Veillonellaceae and Paraprevotellaceae were more abundant in the rumen than in the other regions. Unidentified bacteria within the family Enterobacteriaceae, Succinivibrio spp., and Desulfovibrio spp. were more predominant in the colon than in other regions. Unidentified bacteria within the family Ruminococcaceae, and Bacteroides spp. were more prevalent in the ileum, cecum and fecal pellets. For methanogens in the rumen and cecum, a total of 375,647 high quality 16S rRNA gene sequences were obtained and assigned to 113 core OTUs. Methanobrevibacter millerae was the dominant species accounting for 77.3±7.4 (S.E) % and 68.9±4.4 (S.E) % of total sequences in the rumen and cecum of roe deer, respectively. However, the abundance of Methanobrevibacter smithii was higher in the rumen than in the cecum (P = 0.004). These results revealed that there was intra variation in the bacterial community composition across the GIT of roe deer, and also showed that the methanogen community in the rumen differed from that in the cecum.<br/>La présente étude fournit un aperçu des bactéries présentes dans le tractus gastro-intestinal (GIT) et des méthanogènes présents dans le rumen et le caecum du chevreuil chinois (Capreolus pygargus). Le contenu ruminal, iléal, caecal et colique, ainsi que les excréments, ont été obtenus à partir de chacun des trois chevreuils en liberté ingérant des pâturages naturels après l'euthanasie. Pour la communauté bactérienne, un total de 697 031 séquences de gènes d'ARNr 16S de haute qualité ont été générées à l'aide d'un séquençage à haut débit et affectées à 2 223 unités taxonomiques opérationnelles (OTU) (12 phylums bactériens et 87 genres). Les phylums Firmicutes (51,2 %) et Bacteroidetes (39,4 %) étaient les bactéries dominantes dans l'intestin du chevreuil. Cependant, la communauté bactérienne dans le rumen était significativement (P<0,01) différente des autres régions échantillonnées le long du GIT. Deuxièmement, Prevotella spp., Anaerovibrio spp., et des bactéries non identifiées au sein des familles Veillonellaceae et Paraprevotellaceae étaient plus abondantes dans le rumen que dans les autres régions. Les bactéries non identifiées de la famille des Enterobacteriaceae, Succinivibrio spp. et Desulfovibrio spp. étaient plus prédominantes dans le côlon que dans les autres régions. Les bactéries non identifiées au sein de la famille des Ruminococcaceae et Bacteroides spp. étaient plus répandues dans l'iléon, le caecum et les granulés fécaux. Pour les méthanogènes dans le rumen et le caecum, un total de 375 647 séquences de gènes d'ARNr 16S de haute qualité ont été obtenues et attribuées à 113 OTU de base. Methanobrevibacter millerae était l'espèce dominante représentant 77,3±7,4 (S.E) % et 68,9±4,4 (S.E) % des séquences totales dans le rumen et le caecum du chevreuil, respectivement. Cependant, l'abondance de Methanobrevibacter smithii était plus élevée dans le rumen que dans le caecum (P = 0,004). Ces résultats ont révélé qu'il y avait une variation intra dans la composition de la communauté bactérienne à travers le GIT du chevreuil, et ont également montré que la communauté méthanogène dans le rumen différait de celle du caecum.<br/>