This review summarizes some recent research into ways of improving the productivity of ruminal fermentation by increasing protein flow from the rumen and decreasing the breakdown of protein that results from the action of ruminal microorganisms. Proteinases derived from the plant seem to be of importance to the overall process of proteolysis in grazing animals. Thus, altering the expression of proteinases in grasses may be a way of improving their nutritive value for ruminants. Inhibiting rumen microbial activity in ammonia formation remains an important objective: new ways of inhibiting peptide and amino acid breakdown are described. Rumen protozoa cause much of the bacterial protein turnover which occurs in the rumen. The major impact of defaunation on N recycling in the sheep rumen is described. Alternatively, if the efficiency of microbial protein synthesis can be increased by judicious addition of certain individual amino acids, protein flow from ruminal fermentation may be increased. Proline may be a key amino acid for non-cellulolytic bacteria, while phenylalanine is important for cellulolytic species. Inhibiting rumen wall tissue breakdown appears to be an important mechanism by which the antibiotic, flavomycin, improves N retention in ruminants. A role for Fusobacterium necrophorum seems likely, and alternative methods for its regulation are required, since growth-promoting antibiotics will soon be banned in many countries.
Valizadeh, R.;Behgar, M.;Mirzaee, M.;Naserian, A.A.;Vakili, A.R.;Ghovvati, S.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.23
no.10
/
pp.1325-1332
/
2010
This study was conducted to evaluate the effects of the particle size (PS) of alfalfa hay (AH) and soybean hull (SH) on milk production of dairy cows and the population of major cellulolytic bacteria in the rumen. Eight lactating Holstein cows, averaging $590{\pm}33\;kg$ BW and $47{\pm}13$ days in milk (DIM), were assigned in a $4{\times}4$ Latin square design to a $2{\times}2$ factorial arrangement of treatments: alfalfa hay particle size (fine vs. coarse) combined with soy hull (zero or substituted as 50% of AH). The cows were fed diets formulated according to NRC (2001). Physically effective factor (pef) and physically effective fiber (peNDF) contents of diets increased by increasing AH particle size and inclusion of SH in the diets (p<0.01). Dry matter intake was not significantly affected by treatments but intake of peNDF was increased marginally by increasing the PS of AH (p = 0.08) and by SH inclusion (p<0.01) in the diets. Milk production was increased by feeding diets containing SH (p = 0.04), but it was not affected by the dietary PS. Milk fat content was increased by increasing AH particle size (p = 0.03) and decreased by SH substitution for a portion of AH (p<0.01). The numbers of total bacteria and cellulolytic species were not affected by PS of AH or by SH. F. succinogenes was the most abundant species in the rumen followed by R. albus and R. flavefaciens (p<0.01). This study showed that SH cannot replace the physically effective fiber in AH having either coarse or fine particle size. In diets containing SH, increasing of diet PS using coarse AH can maintain milk fat content similar to diets without SH. Particle size and peNDF content of diets did not affect the number of total or fibrolytic bacteria in the rumen.
This study was conducted to investigate the effects of four levels (0, 10, 20, 40 %) of sugar-beet pulp (SB pulp) supplementation to Italian ryegrass hay (IRG hay) on the fiber degradability of IRG hay in the rumen of goats. The following results were obtained: Degradabilities of DM, NDF, ADF and hemicellulose of IRG hay in the rumen increased significantly (p<0.05) by 10 % level supplementation of SB pulp to IRG hay. This was probably due to the increased numbers (p<0.05) of total viable bacteria, pectin-fermenting, xylan-fermenting and cellulolytic bacteria in the rumen in the increased supply of degradable pectic substances and hemicellulose at 10% level supplementation of SB pulp pectin. In 40% supplementation of SB pulp, ruminal pH was lowered by the fermentation of increased amount of molasses from SB pulp, resulting in the depression of growth of fiber fermenting bacteria and hence the decrease in degradabilities of cell wall fractions. It was suggested from this study that the sugar-beet pulp supplementation to forages at the level of 10% in the total diet increased fiber degradation of forage in the rumen of goats.
Effect of a surfactant Tween 80 on the bacterial growth in the rumen was examined on the in vitro pure cultures of Streptococcus bovis, Selenomonas ruminantium, Butyrivibrio fibrisolvens, Prevotella ruminicola, Megasphaera elsidenni, Fibrobacta succinogenes, Ruminanococcus albus and Ruminococcus flavefaciens. Dry matter degradability (DMD), concentrations and compositions of volatile fatty acids (VFA), and the most probable number (MPN) of cellulolytic bacteria and total number of bacteria in the presence of Tween 80 were also examined on the in vitro rumen mixed culture either with barley grain or orchardgrass hay. The growth of S. bovis, S. ruminantium, B. fibrisolvens, P. ruminicola, M. elsidenni and F. succinogenes were significantly higher (p<0.05) at over 0.05% concentrations of Tween 80 than those of the control cultures, while was not changed with R. albus and R. flavefaciens. With rumen mixed culture the DMD of barley grain and orchardgrass hay was significantly higher (p<0.05) at a 0.2% concentration of Tween 80 than the control, being reflected in the significantly higher (p<0.05) VFA production (mmol $g^{-1}$DDM) with orchardgrass hay. The higher (p<0.05) ratio of propionate to acetate at a 0.2% concentration of Tween 80 was also observed with orchardgrass hay, showing a similar trend with barley grain. No changes in the total bacterial number and MPN of cellulolytic bacteria were observed.
Hwang, Il Hwan;Lee, Chan Hee;Kim, Seon Woo;Sung, Ha Guyn;Lee, Se Young;Lee, Sung Sill;Hong, Hee Ok;Kwak, Yong-Chul;Ha, Jong K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.21
no.11
/
pp.1604-1609
/
2008
A series of in vitro and in vivo experiments were conducted to investigate the effects of the mixture of Tween 80 and cellulolytic enzymes (xylanase and cellulase) on total tract nutrient digestibility and rumen cellulolytic bacterial adhesion rates in Holstein steers. Ground timothy hay sprayed with various levels of Tween 80 and cellulolytic enzymes was used as substrates in an in vitro experiment to find out the best combinations for DM degradation. The application level of 2.5% (v/w) Tween 80 and the combination of 5 U xylanase and 2.5 U cellulase per gram of ground timothy hay (DM basis) resulted in the highest in vitro dry matter degradation rate (p<0.05). Feeding the same timothy hay to Holstein steers also improved in vivo nutrient (DM, CP, CF, NDF and ADF) digesibilities compared to non-treated hay (p<0.05). Moreover, Tween 80 and enzyme combination treatment increased total ruminal VFA and concentrations of propionic acid and isovaleric acid with decreased acetate to propionate ratio (p<0.001). However, adhesion rates of Fibrobacter succinogenes and Ruminococcus flavefaciens determined by Real Time PCR were not influenced by the treatment while that of Ruminococcus albus was decreased (p<0.05). The present results indicate that a mixture of Tween 80 and cellulolytic enzymes can improve rumen environment and feed digestibility with variable influence on cellulolytic bacterial adhesion on feed.
Protozoa can represent as half of the total rumen microbial biomass. Around 10 genera are generally present on the same time in the rumen. Based on nutritional aspects they can be divided in large entodiniomorphs, small entodiniomorphs and isotrichs. Their feeding behaviour and their enzymatic activities differ considerably. Many comparisons between defaunated and refaunated animals were carried out during the last two decades to explain the global role of protozoa at the ruminal or animal levels. It is now generally considered that a presence of an abundant protozoal population in the rumen has a negative effect on the amino acid (AA) supply to ruminants and contribute to generate more methane but, nevertheless, protozoa must not be considered as parasites. They are useful for numerous reasons. They stabilise rumen pH when animal are fed diets rich in available starch and decrease the redox potential of rumen digesta. Because cellulolytic bacteria are very sensitive to these two parameters, protozoa indirectly stimulate the bacterial cellulolytic activity and supply their own activity to the rumen microbial ecosystem. They could also supply some peptides in the rumen medium which can stimulate the growth of the rumen microbiota, but this aspect has never been considered in the past. Their high contribution to ammonia production has bad consequences on the urinary nitrogen excretion but means also that less dietary soluble nitrogen is necessary when protozoa are present. Changes in the molar percentages of VFA and gases from rumen fermentations are not so large that they could alter significantly the use of energy by animals. The answer of animals to elimination of protozoa (defaunation) depends on the balance between energy and protein needs of animals and the supply of nutrients supplied through the diet. Defaunation is useful in case of diets short in protein nitrogen but not limited in energy supply for animals having high needs of proteins.
Anaerobic rumen microorganisms mainly bacteria, protozoa and fungi degrade ligno-cellulosic feeds consumed by the ruminants. The ruminants in developing countries are predominantly maintained on low grade roughage and grazing on degraded range land resulting in their poor nutrient utilization and productivity. Hence, manipulation of rumen fermentation was tried during last two decades to optimize ruminal fermentation for improving nutrient utilization and productivity of the animals. Modification of rumen microbial composition and their activity was attempted by using chemical additives those selectively effect rumen microbes, introduction of naturally occurring or genetically modified foreign microbes into the rumen and genetically manipulation of existing microbes in the rumen ecosystem. Accordingly, rumen protozoa were eliminated by defaunation for reducing ruminal methane production and increasing protein outflow in the intestine, resulting in improve growth and feed conversion efficiency of the animals. Further, Interspecies trans-inoculation of rumen microbes was also successfully used for annulment of dietary toxic factor. Additionally, probiotics of bacterial and yeast origin have been used in animal feeding to stabilize rumen fermentation, reduced incidence of diarrhoea and thus improving growth and feed conversion efficiency of young stalk. It is envisaged that genetic manipulation of rumen microorganisms has enormous research potential in developing countries. In view of feed resource availability more emphasis has to be given for manipulating rumen fermentation to increase cellulolytic activity for efficient utilization of low grade roughage.
Kobayashi, Yasuo;Koike, Satoshi;Taguchi, Hidenori;Itabashi, Hisao;Kam, Dong K.;Ha, Jong K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
/
v.17
no.6
/
pp.877-884
/
2004
Although gut microbial functions have been analyzed through cultivation of isolated microbes, molecular analysis without cultivation is becoming a popular approach in recent years. Gene cloning studies have partially revealed the mechanisms involved in fiber digestion of individual microbe. The molecular approach finally made it possible to analyze full genomes of the representative rumen cellulolytic bacteria Fibrobacter and Ruminococcus. The coming database may contain useful information such as regulation of gene expression relating to fiber digestion. Meanwhile, unculturable bacteria are still poorly characterized, even though they are main constituents of gut microbial ecosystem. The molecular analysis is essential to initiating the studies on these unculturable bacteria. The studies dealing with rumen and large intestine are revealing considerable complexity of the microbial ecosystems with many undescribed bacteria. These bacteria are being highlighted as possibly functional members contributing to feed digestion. Manipulation of gut bacteria and gut ecology for improving animal production is still at challenging stage. Bacteria newly introduced in the rumen, whether they are genetically modified or not, suffer from poor survival. In one of these attempts, Butyrivibrio fibrisolvens expressing a foreign dehalogenase was successfully established in sheep rumen to prevent fluoroacetate poisoning. This expands choice of forages in tropics, since many tropic plants are known to contain the toxic fluoroacetate. This example may promise the possible application of molecular breeding of gut bacteria to the host animals with significance in their health and nutrition. When inoculation strategies for such foreign bacteria are considered, it is obvious that we should have more detailed information of the gut microbial ecology.
Four rumen fistulated swamp buffaloes were randomly assigned according to a $4{\times}4$ Latin square design to investigate the effects of Eucalyptus (E. Camaldulensis) leaf meal (ELM) supplementation as a rumen enhancer on feed intake and rumen fermentation characteristics. The dietary treatments were as follows: T1 = 0 g ELM/hd/d; T2 = 40 g ELM/hd/d; T3 = 80 g ELM/hd/d; T4 = 120 g ELM/hd/d, respectively. Experimental animals were kept in individual pens and concentrate was offered at 0.3% BW while rice straw was fed ad libitum. The results revealed that voluntary feed intake and digestion coefficients of nutrients were similar among treatments. Ruminal pH, temperature and blood urea nitrogen concentrations were not affected by ELM supplementation; however, ELM supplementation resulted in lower concentration of ruminal ammonia nitrogen. Total volatile fatty acids, propionate concentration increased with the increasing level of EML (p<0.05) while the proportion of acetate was decreased (p<0.05). Methane production was linearly decreased (p<0.05) with the increasing level of ELM supplementation. Protozoa count and proteolytic bacteria population were reduced (p<0.05) while fungal zoospores and total viable bacteria, amylolytic, cellulolytic bacteria were unchanged. In addition, nitrogen utilization and microbial protein synthesis tended to increase by the dietary treatments. Based on the present findings, it is suggested that ELM could modify the rumen fermentation and is potentially used as a rumen enhancer in methane mitigation and rumen fermentation efficiency.
This study examined changes of rumen fermentation, ruminal bacteria biodiversity and abundance caused by nitrate addition with Ion Torrent sequencing and real-time polymerase chain reaction. Three rumen-fistulated steers were fed diets supplemented with 0%, 1%, and 2% nitrate (dry matter %) in succession. Nitrate supplementation linearly increased total volatile fatty acids and acetate concentration obviously (p = 0.02; p = 0.02; p<0.01), butyrate and isovalerate concentration numerically (p = 0.07). The alpha (p>0.05) and beta biodiversityof ruminal bacteria were not affected by nitrate. Nitrate increased typical efficient cellulolytic bacteria species (Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus ablus, and Fibrobacter succinogenes) (p<0.01; p = 0.06; p = 0.02). Ruminobactr, Sphaerochaeta, CF231, and BF311 genus were increased by 1% nitrate. Campylobacter fetus, Selenomonas ruminantium, and Mannheimia succiniciproducens were core nitrate reducing bacteria in steers and their abundance increased linearly along with nitrate addition level (p<0.01; p = 0.02; p = 0.04). Potential nitrate reducers in the rumen, Campylobacter genus and Cyanobacteria phyla were significantly increased by nitrate (p<0.01; p = 0.01).To the best of our knowledge, this was the first detailed view of changes in ruminal microbiota by nitrate. This finding would provide useful information on nitrate utilization and nitrate reducer exploration in the rumen.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.