Caracterización de la microbiota ruminal del ganado vacuno de carne

JUAN JOSÉ GARCÍA GARCIA¹, Alberto Benito Díaz¹, Patricia González García¹, Jerson Garita Cambronero¹

(1)-INSTITUTO TECNOLÓGICO AGRARIO DE CASTILLA Y LEON

Las herramientas de secuenciación masiva han revolucionado el estudio de la microbiota ruminal, revelando su influencia sobre la salud, el bienestar y el rendimiento productivo. El objetivo del presente trabajo consiste en describir la composición y diversidad microbiana del rumen del vacuno de carne. Para ello, se obtuvieron muestras de contenido ruminal mediante sondaje oral de 10 animales de razas cárnicas especializadas en el Centro de Testaje de Aia (Guipúzcoa), siguiendo protocolos estandarizados para minimizar el estrés y la contaminación cruzada entre animales. Los animales seleccionados tenían edades comprendidas entre 15 y 18 meses y estaban alimentados con dietas idénticas, compuestas por piensos comerciales y forrajes de alta calidad.

Una vez obtenidas las muestras, la biomasa microbiana se concentró mediante centrifugación a 24.000 rpm durante 30 minutos a 4 °C para eliminar los residuos sólidos y aumentar la concentración de células microbianas. El pellet resultante se utilizó para la extracción de ADN con el DNeasy PowerFood Microbial Kit (Qiagen, Alemania), siguiendo estrictamente las instrucciones del fabricante para asegurar la integridad y pureza del ADN. La concentración de ADN se midió mediante un Fluorímetro Qubit 4 (Invitrogen). La diversidad microbiana se evaluó mediante la amplificación de la región V3-V4 del gen 16S rRNA, utilizando los cebadores y condiciones de PCR explicados por Klindworth y col. (2013), los cuales han demostrado alta cobertura y especificidad para bacterias ruminales. El desarrollo de las librerías de secuenciación, el multiplexado y el proceso de secuenciación se realizaron siguiendo los protocolos de Illumina para la plataforma MiSeq utilizando el 2×300 cycle V3 Kit. Una vez realizado el análisis de calidad de las secuencias obtenidas, se procedió a la identificación de ASVs (Amplicon Sequence Variants) mediante DADA2 y su correspondiente asignación taxonómica utilizando el software QIIME 2, haciendo uso de la base de datos SILVA v138 como referencia. 

El análisis metataxonómico mostró una alta abundancia y diversidad de taxones en los animales estudiados, probablemente relacionadas mayoritariamente con su alimentación. 

A nivel de filos, se identificaron 22 filos bacterianos, dominados por Firmicutes (41,10%), Bacteroidota (39,53%) y Proteobacteria (13,39%), lo que coincide con la composición típica de rumiantes alimentados con dietas mixtas de alta calidad.

Entre las 116 familias identificadas, destacaron Prevotellaceae (26,33%), Succinivibrionaceae (12,72%), Lachnospiraceae (11,70%) y Ruminococcaceae (10,25%). A nivel de género, Prevotella destacó, por encima de los 217 géneros identificados, con una abundancia relativa media de 23,09%.

En otros trabajos sobre microbiota ruminal en bovinos se observó que Firmicutes y Bacteroidetes se presentaban como filos bacterianos dominantes, representando gran parte del microbioma ruminal total (Indugu et al., 2017), están implicados principalmente en la degradación de polisacáridos complejos y proteínas presentes en el contenido ruminal. Estos resultados fueron reportados bajo distintas condiciones dietéticas, lo que sugiere que esta composición bacteriana es relativamente estable independientemente de la localización y el manejo de los animales. Asimismo, en un análisis profundo del microbioma ruminal también se encontró que Firmicutes y Bacteroidetes dominan en la mayoría de las muestras (Pinnell et al.,
2022).

Los estudios más recientes a cerca de metagenómica en bovinos corroboran que Prevotella es comúnmente el género más abundante en el rumen, destacando su papel central en la degradación de carbohidratos no estructurales y proteínas vegetales. (Yoshiaki et al., 2021).

Aunque la mayoría de estudios coinciden en los filos dominantes, las proporciones relativas pueden variar según la dieta, manejo, edad de los animales y método de muestreo. En este sentido, algunas investigaciones han reportado diferencias importantes en la abundancia de Proteobacteria, que suele estar presente en menor proporción en rumiantes alimentados con forrajes más fibrosos, pero aumenta cuando la dieta es rica en concentrados fácilmente fermentables (Indugu et al., 2017).

En conclusión, la microbiota ruminal del ganado bovino de carne presenta un perfil bacteriano dominado por Firmicutes y Bacteroidota, con un papel predominante de Prevotella, reafirmando la importancia de estos grupos en la fermentación ruminal y la eficiencia productiva

Referencias bibliográficas:

Klindworth A., Pruesse E., Schweer T. et al. (2013).
Evaluation of general 16S ribosomal RNA gene PCR primers for classical and
next-generation sequencing-based diversity studies, Nucleic Acids Research,
Volume 41(1), 1, Page e1. https://doi.org/10.1093/nar/gks808

Indugu, N., Vecchiarelli, B., Baker, L.D. et al. (2017).
Comparison of rumen bacterial communities in dairy herds of different
production. BMC Microbiol 17, 190. https://doi.org/10.1186/s12866-017-1098-z

Pinnell LJ, Reyes AA, Wolfe CA et al. (2022).
Bacteroidetes and Firmicutes Drive Differing Microbial Diversity and Community
Composition Among Micro-Environments in the Bovine Rumen. Front. Vet. Sci.
9:897996. doi: 10.3389/fvets.2022.897996

Yoshiaki Sato, Hiroaki Takebe, Kento Tominaga et al. (2021).
Taxonomic and functional characterization of the rumen microbiome of Japanese
Black cattle revealed by 16S rRNA gene amplicon and metagenome shotgun
sequencing, FEMS Microbiology Ecology, Volume 97 (12), fiab152, https://doi.org/10.1093/femsec/fiab152