temporal metagenomic and metabolomic characterisation of fresh perennial ryegrass degradation by rumen bacteria

التوصيف الزمني الميتاجينومي والميتابولومي لتحلل الزوان المعمر الطازج بواسطة بكتيريا الكرش

Clicks: 356
ID: 144840
2016
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #131 of 875 articles by views in journal of magnetic resonance (san diego, calif : 1997)

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 875 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Understanding the relationship between ingested plant material and the attached microbiome is essential for developing methodologies to improve ruminant nutrient use efficiency. We have previously shown that perennial ryegrass (PRG) rumen bacterial colonisation events follow a primary (up to 4 h) and secondary (after 4 h) pattern based on the differences in diversity of the attached bacteria. In this study we investigated temporal niche specialisation of primary and secondary populations of attached rumen microbiota using metagenomic shotgun sequencing as well as monitoring changes in the plant chemistry using mid-infrared spectroscopy (FT-IR). Metagenomic Rapid Annotation using Subsystem Technology (MG-RAST) taxonomical analysis of shotgun metagenomic sequences showed that the genera Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium, Prevotella and Selenomonas dominated the attached microbiome irrespective of time. MG-RAST also showed that Acidaminococcus, Bacillus, Butyrivibrio and Prevotella rDNA increased in read abundance during secondary colonisation, whilst Blautia decreased in read abundance. MG-RAST Clusters of Orthologous Groups (COG) functional analysis also showed that the primary function of the attached microbiome was categorised broadly within ‘metabolism’; predominantly amino acid, carbohydrate, and lipid metabolism and transport. Most sequence read abundances (51.6, 43.8, and 50.0% of COG families pertaining to amino acid, carbohydrate and lipid metabolism, respectively) within these categories were higher in abundance during secondary colonisation. Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathways analysis confirmed that the PRG- attached microbiota present at 1 and 4 h of rumen incubation possess a similar functional capacity, with only a few pathways being uniquely found in only one incubation time point only. FT-IR data for the plant residues also showed that the main changes in plant chemistry between primary and secondary colonisation was due to increased carbohydrate, amino acid and lipid metabolism. This study confirmed primary and secondary colonisation events and supported the hypothesis that functional changes occurred as a consequence of taxonomical changes. Sequences within the carbohydrate metabolism COG families contained only 3.2 % of cellulose activities, on average across both incubation times ( 1 and 4 h), suggesting that degradation of the plant cell walls may be a key rate- limiting factor in ensuring the bioavailability of intra-plant nutrients in
يُعدّ فهم العلاقة بين المادة النباتية المتناوَلة والميكروبيوم المرتبط بها أمرًا أساسيًا لتطوير منهجيات تهدف إلى تحسين كفاءة استخدام المغذيات لدى المجترات. وقد أظهرنا سابقًا أن أحداث الاستعمار البكتيري لنبات الزوان المعمر (PRG) داخل الكرش تتبع نمطًا أوليًا (حتى 4 ساعات) وثانويًا (بعد 4 ساعات) استنادًا إلى الاختلافات في تنوع البكتيريا المرتبطة. وفي هذه الدراسة، استقصينا التخصص في الحيز البيئي الزمني للمجتمعات الأولية والثانوية من الميكروبيوتا الكرشية المرتبطة باستخدام تسلسل الميتاجينوم الشامل (shotgun metagenomic sequencing)، بالإضافة إلى رصد التغيرات في كيمياء النبات باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (FT-IR). وأظهر التحليل التصنيفي لتسلسلات الميتاجينوم الشامل عبر تقنية الشرح السريع للميتاجينوم باستخدام الأنظمة الفرعية (MG-RAST) أن الأجناس *Butyrivibrio* و*Clostridium* و*Eubacterium* و*Prevotella* و*Selenomonas* سادت الميكروبيوم المرتبط بصرف النظر عن العامل الزمني. كما أوضح تحليل MG-RAST أن وفرة قراءات الدنا الريبوسومي (rDNA) لأجناس *Acidaminococcus* و*Bacillus* و*Butyrivibrio* و*Prevotella* قد ازدادت خلال مرحلة الاستعمار الثانوي، في حين انخفضت وفرة قراءات جنس *Blautia*. وأظهر التحليل الوظيفي لمجموعات الجينات متماثلة الأصل (COG) عبر MG-RAST أيضًا أن الوظيفة الأساسية للميكروبيوم المرتبط صُنفت بصورة عامة ضمن "الأيض"؛ وبشكل أساسي أيض ونقل الأحماض الأمينية والكربوهيدرات والدهون. وكانت معظم وفرات قراءات التسلسلات (51.6% و43.8% و50.0% من عائلات COG المتعلقة بأيض الأحماض الأمينية والكربوهيدرات والدهون، على التوالي) ضمن هذه الفئات أعلى وفرةً خلال الاستعمار الثانوي. وأكد تحليل مسارات موسوعة كيوتو للجينات والجينومات (KEGG) أن الميكروبيوتا المرتبطة بنبات الزوان المعمر عند 1 و4 ساعات من التحضين في الكرش تمتلك قدرة وظيفية متماثلة، مع اقتصار وجود مسارات قليلة فقط على نقطة زمنية واحدة من التحضين. كما أظهرت بيانات FT-IR للمتبقيات النباتية أن التغيرات الرئيسية في كيمياء النبات بين الاستعمار الأولي والثانوي تعود إلى زيادة أيض الكربوهيدرات والأحماض الأمينية والدهون. أكدت هذه الدراسة أحداث الاستعمار الأولي والثانوي، ودعمت الفرضية القائلة بأن التغيرات الوظيفية حدثت نتيجةً للتغيرات التصنيفية. واحتوت التسلسلات ضمن عائلات COG الخاصة بأيض الكربوهيدرات على 3.2% فقط من الأنشطة المتعلقة بالسليلوز في المتوسط عبر فترتي التحضين (1 و4 ساعات)، مما يشير إلى أن تفكيك جدران الخلايا النباتية قد يمثل عاملاً رئيسيًا محددًا للمعدل في ضمان التوافر الحيوي للمغذيات داخل النبات في
Reference Key
mayorga2016frontierstemporal Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Olga Mayorga;Alison Kingston-Smith;Eun Jun Kim;Gordon Graham Allison;Toby Wilkinson;Matthew Hegarty;Charles James Newbold;Michael Theodorou;Sharon Ann Huws
Journal journal of magnetic resonance (san diego, calif : 1997)
Year 2016
DOI
10.3389/fmicb.2016.01854
URL
http://journal.frontiersin.org/Journal/10.3389/fmicb.2016.01854/full
Keywords
biofilm bacteria metagenomics rumen plant rrnamicrobiology

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.