Elucidation of the relationship between rumen microbiota and feed efficiency and its mechanism in Japanese Black cattle

日本黑牛瘤胃微生物群与饲料效率的关系及其机制的阐明

• 批准号: 21J13430
• 负责人: 三浦 広卓
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13430/
• 关键词: 黒毛和種; ルーメン細菌; ルーメン発酵; 飼料効率; 細菌叢解析

本研究では、黒毛和種牛の生産性向上が求められるという背景のもと、本品種の飼料効率とリンクする第一胃共生細菌群（ルーメン細菌叢）の特定を行った。まず（1）黒毛和種牛のルーメン細菌叢に関する基盤情報として、本品種の飼料分解に重要な役割を担うコアルーメン細菌群の特定を行った。ついで（2）より簡便かつ高解像度なルーメン細菌叢解析手法を検討し、（3）本手法を用いて黒毛和種牛の飼料効率とルーメン細菌叢の関連を探索した。（1）飼料条件の異なる5つの牧場で飼養された黒毛和種牛74頭から、肥育前期、中期および後期にルーメン内容物を経口採取し、細菌叢解析を行なった。飼料条件や肥育ステージを問わず高密度で分布する10細菌群を、黒毛和種牛ルーメン内での飼料分解・発酵に重要な役割を担うコアルーメン細菌群として特定した。（2）ルーメン内容物の代替である反芻残渣と小型ロングリードシーケンサーMinION（Oxford Nanopore社）の組み合わせによって、ルーメン細菌叢解析の簡便化・高解像度化を実現した。（3）同一の農場で飼養された黒毛和種牛83頭を肥育期間中の飼料効率（飼料摂取量に対する増体量）に基づいてグルーピングし、（2）で確立した手法を用いてルーメン細菌叢を比較解析した。その結果、肥育中期において、飼料効率の異なる牛群間でコアルーメン細菌群の分布動態が異なった。また、飼料効率の低い牛群でのみ、乳酸利用に関わる細菌群の減少が確認された。以上、本研究では黒毛和種牛の飼料効率とリンクする細菌群を特定した。本品種のルーメン内で重要な役割を担うコアルーメン細菌群の分布動態がルーメン発酵、ひいては宿主の飼料効率に影響することを示唆した。加えて、簡便かつ高解像度なルーメン細菌叢解析手法を応用することで、ルーメン内で乳酸代謝に関係する細菌群の減少が黒毛和種牛の飼料効率低下を導く可能性を明らかにした。

In this study, the productivity of black and white cattle was investigated, and the specific behavior of the first gastric symbiotic bacteria group was determined. (1) Basic plate information related to bacterial flora of black hair and breeding cattle, and specific behavior of bacterial flora related to feed decomposition of this breed. (2) Simple and high resolution analysis method of bacterial flora;(3) This method is used to explore the relationship between black hair and breeding cattle feed efficiency. (1) Feed conditions vary from 5 to 7 days in pastures, and 74 heads of black wool and breeding cattle are raised, and the contents of the cattle are collected and analyzed in the early, middle and late stages of fattening. Feed conditions and fattening conditions include high density distribution of 10 bacterial groups, black hair and breeding cattle, important for feed decomposition and fermentation, and specific bacterial groups (2) Simplification and high resolution of bacterial flora analysis by combining the components of Ruminant Residue Substitution and Small Size Distribution (MinION, Oxford Nanopore) (3) 83 black and white cattle were raised on the same farm, and the feed yield (feed intake) during the finishing period was compared.(2) The method of establishment was used to analyze the bacterial flora. The distribution dynamics of bacterial population in different herds were different in different results, middle finishing stage and feed efficiency. The reduction of bacteria associated with low feed efficiency and lactic acid utilization in cattle was confirmed. In this study, the feed efficiency of black hair and cattle was determined. The distribution dynamics of bacteria in this species are important for the development of bacteria and the influence of bacteria on the feed efficiency of the host. The possibility of reducing bacterial populations and reducing feed efficiency of black hair and breeding cattle is also discussed.