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저지종 젖소의 반추위 내 미생물 균총 변화와 고창증 발병간의 상관관계 연구
김상범,오종석,정하연,정영훈,박범영,하승민,임석기,이성실,박지후,박성민,김언태,Kim, Sang Bum,Oh, Jong Seok,Jeong, Ha Yeon,Jung, Young Hun,Park, Beom Young,Ha, Seung Min,Im, Seok Ki,Lee, Sung Sill,Park, Ji Hoo,Park, Seong Min,Kim, Eun T 한국초지조사료학회 2018 한국초지조사료학회지 Vol.38 No.2
본 연구는 고창증 발병으로 폐사된 저지종 젖소의 반추위액과 캐놀라가 장착한 저지종 젖소의 반추위액을 샘플링하여 반추위 내 미생물 균총의 급작스런 변화에 따른 반추위 발효와 고창증 발병간에 연관성을 알아보고자 진행되었다. 채취한 반추위액 샘플은 PowerMax Soil DNA Isolation Kit (MO BIO Inc., CA, USA)를 이용하여 DNA를 추출한 후 PicoGreen (Turner BioSystems, Inc., CA, USA)과 Nanodrop spectrophotometer (ND-1000, NanoDrop Technologies Inc., DE, USA)를 이용하여 260/280 nm와 260/230 nm 흡광도 값을 측정하였다. DNA를 정량분석하고 $MiSeq^{TM}$ platform (Illumina, CA, USA)을 이용한 장내 미생물 균총의 다양성 분석을 마크로젠(Macrogen Inc., Seoul)에 의뢰하여 실시하였다. 반추위액 내 미생물 균총 분석 결과, 전분 분해균의 경우 고창증 발병으로 인한 폐사우의 반추위 내에서 R. bromii가 우점 하였으며, R. bromii, B. pseudolongum, B. merycicum 및 B. fibrisolvens 등과 같은 전분 분해균들이 정상우 대비 36배 높았다. 반면 반추위 발효와 밀접한 관련이 있는 F. succinogenes, R. albus 및 R. flavefaciens 등과 같은 대표적인 섬유소 분해균 비율은 정상우에서 고창증 발병으로 인한 폐사우 대비 12배 높았다. 이와 같은 결과를 볼 때, 반추위 내 균총 가운데 R. bromii, B. pseudolongum, B. merycicum 및 B. fibrisolvens 등과 같은 전분 분해균들의 급격한 증가가 반추위 내 pH 저하 및 가스 생성 증가를 초래했고 이는 저지종 젖소의 고창증 발병으로 인한 폐사와 밀접한 연관이 있었을 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the relationship between changes of rumen microflora and bloat in Jersey cow. Jersey cows (control age: 42 months, control weight: 558kg; treatment age: 29 months, treatment weight 507kg) were fed on the basis of dairy feeding management at dairy science division in National Institute of Animal Science. The change of microbial population in rumen was analyzed by using next generation sequencing (NGS) technologies due to metabolic disease. The diversity of Ruminococcus bromii, Bifidobacterium pseudolongum, Bifidobacterium merycicum and Butyrivibrio fibrisolvens known as major starch fermenting bacteria was increased more than 36-fold in bloated Jersey, while cellulolytic bacteria community such as Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococcus flavefaciens was increased more than 12-fold in non-bloated Jersey. The proportion of bacteroidetes and firmicutes was 33.4% and 39.6% in non-bloated Jersey's rumen, while bacteroidetes and firmicutes were 24.9% and 55.1% in bloated Jersey's. In conclusion, the change of rumen microbial community, in particular the increase in starch fermenting bacteria, might have an effect to occur the bloat in Jersey cow.
고온 스트레스 영향에 따른 홀스타인종 젖소의 반추위내 미생물 균총 변화
김동현,김명후,김상범,하승민,손준규,이지환,허태영,이재영,박지후,최희철,이현정,박범영,기광석,김언태,Kim, Dong Hyeon,Kim, Myung Hoo,Kim, Sang Bum,Ha, Seung Min,Son, Jun Kyu,Lee, Ji Hwan,Hur, Tai Young,Lee, Jae Yeong,Park, Ji Hoo,Choi, Hee Chul,L 한국초지조사료학회 2019 한국초지조사료학회지 Vol.39 No.4
본 연구는 고온기 여름철 사육환경에서의 홀스타인종 젖소의 반추위내 미생물 균총 변화를 분석하고, 반추위내 미생물과 고온 스트레스간의 연관성을 규명하고자 수행하였다. 국립축산과학원 낙농과에서 사육 중인 홀스타인 젖소 10두의 반추위액을 채취하였으며, 채취한 시료 샘플은 PowerSoil® DNA Isolation Kit (Cat. No. 12888, MO BIO)를 이용하여 DNA를 추출한 후 Illumina HiSeq<sup>TM</sup> platform (Illumina, CA, USA)을 이용하여 미생물 균총 분석을 실시하였다. 반추위액 내 미생물 균총을 분석한 결과, 사육환경 온습도에 따른 미생물 군집 구성에는 큰 차이는 없었으나, 미생물의 상대적 함량에는 차이가 있었다. LEfSe 분석을 통해 적온과 고온 환경에서 특정 미생물들의 상대적 조성이 유의적으로 증가함을 확인하였다. 이들 결과를 볼 때, 반추위내 미생물 균총은 고온과 같은 외부 환경변화에 영향을 받는 것으로 판단되어 젖소의 고온스트레스 반응에 있어 반추위 미생물 변화가 중요한 역할을 담당할 것으로 사료된다. 추후 연구는 이러한 차이를 나타내는 미생물들의 대사 경로나 대사 물질에 분석을 통해 환경변화와 미생물간의 연관성 및 이러한 미생물 균총 조절을 통한 고온기 젖소의 적응성 향상을 위한 미생물학적 전략 연구가가 필요할 것으로 생각된다. This study was performed to investigate the effect of heat-stressed environment on rumen microbial diversity in Holstein cows. Rectal temperature and respiration rate were measured and rumen fluid was collected under normal environment (NE; Temperature humidity index (THI)=64.6) and heat-stressed environment (HE; THI=87.2) from 10 Holstein cows (60±17.7 months, 717±64.4 kg) fed on the basis of dairy feeding management in National Institute of Animal Science. The rumen bacteria diversity was analyzed by using the Illumina HiSeq<sup>TM</sup> 4000 platform. The rectal temperature and respiratory rate were increased by 1.5℃ and 53 breaths/min in HE compared to that in NE, respectively. In this study, HE exposure induced significant changes of ruminal microbe. At phylum level, Fibrobacteres were increased in HE. At genus level, Ruminococcaceae bacterium P7 and YAD3003, Butyrivibrio sp. AE2032, Erysipelotrichaceae bacterium NK3D112, Bifidobacterium pseudolongum, Lachnospiraceae bacterium FE2018, XBB2008, and AC2029, Eubacterium celulosolvens, Clostridium hathewayi, and Butyrivibrio hungatei were decreased in HE, while Choristoneura murinana nucleopolyhedrovirus, Calothrix parasitica, Nostoc sp. KVJ20, Anabaena sp. ATCC 33047, Fibrobacter sp. UWB13 and sp. UWB5, Lachnospiraceae bacterium G41, and Xanthomonas arboricola were increased in HE. In conclusion, HE might have an effect to change the rumen microbial community in Holstein cows.