Estudio de la Diversidad Microbiana del Rumen en Ganado Colombiano con Enfasis en Virus y Bacterias

Abstract

Diversos aspectos que tienen una incidencia directa sobre la composición y función de la comunidad de microorganismos del rumen se han estudiados en las últimas décadas. A pesar de todo este esfuerzo en investigación, no hay conocimiento de la diversidad y función de la mayoría taxones de bacterias que viven en él, así como entender más a fondo la diversidad de los fagos y su rol en el rumen. El objetivo general de esta tesis fue ampliar los límites en el estudio de la diversidad ruminal usando métodos no convencionales como el fraccionamiento del fluido ruminal, con énfasis en bacterias y fagos poco caracterizados. En el primer capítulo se presentó una metodología de bajo costo para el tratamiento de muestras ruminales, en la cual se separan las comunidades microbianas con base en el tamaño celular usando un gradiente de densidad de sacarosa para permitir luego la identificación de cambios discretos en la composición. El análisis de cada fracción mediante microscopía confocal mostró que una misma fracción de sacarosa separa de manera consistente los microorganismos con tamaños celulares similares, e independientemente del animal o del tratamiento. También detectó familias de bacterias de baja abundancia y cambios poblacionales entre los tratamientos ayuno y posterior a la alimentación que no se habrían detectado mediante un análisis no fraccionado del ADN. En el segundo capítulo, usando el fraccionamiento de la muestra de fluido ruminal, se ensamblaron un total de 16 genomas bacterianos, 15 de ellos enriquecidos en la fracción menos densa del gradiente que pertenecen a los filos Bacteroidota, Firmicutes_A, Firmicutes, Proteobacteria y Spirochaetota con diferentes potenciales funcionales y algunos presentaron una reducción del genoma. Y finalmente, en el tercer capítulo se sugiere que genes de glucósido hidrolasas de origen bacteriano fueron incorporados en el genoma de los fagos a través de transferencia horizontal, contribuyendo así a diversidad metabólica.

arious aspects that have a direct impact on the composition and function of the rumen microorganism community have been studied in recent decades. Despite all this research effort, there is no knowledge of the diversity and function of most of the bacterial taxa that live in it, as well as a deeper understanding of the diversity of phages and their role in the rumen. The general objective of this thesis was to expand the limits in the study of ruminal diversity using unconventional methods such as ruminal fluid fractionation, with emphasis on poorly characterized bacteria and phages. In the first chapter, a low-cost methodology for the treatment of ruminal samples was presented, in which microbial communities are separated based on cell size using a sucrose density gradient to then allow the identification of discrete changes in composition. . Analysis of each fraction by confocal microscopy showed that the same sucrose fraction consistently separated microorganisms with similar cell sizes, regardless of the animal or treatment. It also detected low-abundance families of bacteria and population changes between fasting and post-feeding treatments that were not detected by unfractionated DNA analysis. In the second chapter, using the fractionation of the ruminal fluid sample, a total of 16 bacterial genomes were assembled, 15 of them enriched in the less dense fraction of the gradient belonging to the phyla Bacteroidota, Firmicutes_A, Firmicutes, Proteobacteria and Spirochaetota with different functional potentials and some presented a reduction of the genome. And finally, in the third chapter it is suggested that glycoside hydrolase genes of bacterial origin were incorporated into the phage genome through horizontal transfer, thus contributing to metabolic diversity.