Orientador: Telma Teresinha Berchielli / Coorientador: Jackson Antônio Marcondes de Souza / Coorientador: Juliana Duarte Messana / Banca: Izabelle Auxiliadora Molina de Almeida Teixeira / Banca: Roberta Carrilho Canesin / Resumo: O rúmen é um ecossistema aberto, no qual o alimento consumido pelos ruminantes é fermentado a ácidos graxos de cadeia curta e proteína microbiana, os quais servem respectivamente como fonte de energia e de proteína para o animal. Espécies de micro-organismos têm desenvolvido no rúmen uma série de interações complexas, o qual é um dos melhores exemplos de simbiose entre micro-organismos na natureza. Os métodos convencionais para a taxonomia baseada em técnicas de cultivo vêm sendo substituídas por técnicas moleculares, que são rápidas e mais precisas. O fundamento das técnicas moleculares está na sequência do 16S rRNA que fornece a classificação filogenética usadas na identificação e quantificação da comunidade bacteriana. Para avaliar a diversidade bacteriana ruminal neste estudo, foram utilizados 3 bovinos da raça Nelore, canulados no rúmen. As frações líquida e sólida do conteúdo ruminal foram processadas para extração de DNA metagenômico, após a extração foi verificado a quantidade e integridade das amostras. Em seguida, foi feita a PCR baseada nas regiões hipervariáveis V1 e V2 do 16S rRNA, e em sequência procedeu-se a construção da biblioteca e sequenciamento utilizando a plataforma Illumina. Os dados foram analisados pelos softwares MG-RAST e MOTHUR para filiações bacterianas. Aproximadamente 11.407.000 reads foram geradas com qualidade e 812 e 752 UTOs foram encontrados no nível de espécie e gênero respectivamente. Foram identificados 27 filos no conteúdo ruminal de bovinos Nelore através do sequenciamento do gene 16S rRNA pela plataforma Illumina. Os conhecimentos gerados a partir do presente estudo são informações primárias e primordiais para o entendimento da composição bacteriana ruminal. Assim, nos proporciona vislumbrar futuro promissor no desenvolvimento de novos métodos e tecnologias aplicáveis na nutrição animal / Abstract: The rumen is an open ecosystem in which the food consumed by ruminant is fermented to yield short-chain fatty acids and microbial protein, that in turn serve as a source of energy and protein for the animal, respectively. Species of microorganisms into rumen have developed a series of complex interactions that become one of the best examples of symbiosis between microorganisms in nature. Conventional methods for microbial taxonomy based on culture techniques have been replaced by molecular techniques which are quickly and more accurate. The majority of phylogenetic molecular tools for bacteria classification are based on ribosomal 16S rRNA gene that provides resources for identification and also quantification of bacterial communities. In order to evaluate the ruminal bacterial diversity present in three Nelore cannulated cattle, the rumen content was fractionated in liquid and solid samples after its collect. Both parts were processed for metagenomic DNA extraction which in turn was evaluated according quantity and integrity parameters. Next stage consisted in PCR technique based on V1 and V2 hypervariable 16S rRNA regions to generate amplicons used for DNA sequencing performed at Illumina platform. Data were processed by MG-RAST and MOTHUR softwares to deduce bacterial affiliations. Approximately 11,407,000 reads were generated showing quality for indication of 812 and 752 OTUs at the level of species and genus, respectively. Twenty-seven phyla were successfully identified in Nellore ruminal contents by 16S rRNA sequencing in the powerful Illumina platform. The knowledge generated from this study are primary and essential for the wide understanding of rumen bacterial composition information. Thus, it provides us resources to be explored in a promising future focusing the development of new methods and technologies applied to animal nutrition / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-07T14:24:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1069443 bytes, checksum: c686cbc03e51bc1d4591f84feedb3d75 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T14:24:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1069443 bytes, checksum: c686cbc03e51bc1d4591f84feedb3d75 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O objetivo deste estudo foi investigar o efeito de diferentes doses de bacteriocinas e antibióticos sobre a fermentação ruminal, digestibilidade de fibra e produção de metano in vitro utilizando líquido ruminal de vacas leiteiras alimentadas com dieta à base de silagem de milho (SM) ou silagem de milho/sorgo adicionado com 6 Kg de concentrado proteico (SMC). Amostras foram coletas em diferentes tempos de incubação e foram realizadas análises da concentração de amônia e ácidos orgânicos voláteis, produção de metano e gases totais, digestibilidade in vitro (DIVFDN) e do pH ruminal. Três doses de cada antimicrobiano foram avaliadas: Bovicina HC5 e nisina (Doses A = 360 AU mL -1 ; B = 180 AU mL -1 ; C = controle); Monensina (Doses A = 5 mmol L -1 ; B = 1 mmol L -1 ; C = controle); Virginiamicina (Doses A = 10 mmol L -1 ; B = 5 mmol L -1 ; C = controle). Na dieta à base de silagem de milho, houve efeito significativo da interação (P<0,05) entre dose e inibidor para todas as variáveis testadas, exceto para ácidos orgânicos voláteis. A dose A de bovicina HC5 reduziu (P<0,05) a digestibilidade. Quando se adicionou monensina ao meio, houve redução (P<0,05) na digestibilidade, em relação ao controle. As concentrações de amônia não foram influenciadas (P>0,05) pelas doses de bovicina HC5 e virginiamicina. No entanto, a adição de nisina aumentou as concentrações de amônia (P<0,05), enquanto a monensina reduziu essas concentrações (P<0,05). As concentrações de metano com base na matéria seca degradada (CH 4 MSd) foram (30%) menores quando se adicionou (Dose A) bovicina HC5 (P<0,05). Além disso, a média da dose A de bovicina HC5, foi equivalente à média da dose A de virginiamicina, a qual reduziu CH 4 MSd em 20%. A monensina, não influenciou as concentrações de metano (P>0,05). A adição de bovicina HC5 reduziu (P<0,05) as concentrações de metano com base na matéria seca incubada (CH 4 MSi) em até 24%. No entanto, a média das doses de nisina e monensina não apresentaram diferença significativa (P>0,05) em relação ao controle para essa variável (CH 4 MSi). O pH final do líquido ruminal da vaca alimentada à base de silagem de milho/sorgo adicionado de 6 Kg de concentrado proteico (SMC), foi menor que 6,0. Houve efeito significativo da interação (P<0,05) entre dose e inibidor para todas as variáveis, exceto para pH, metano (CH 4 MSd) e digestibilidade na dieta SMC. As maiores concentrações de amônia na dieta SMC foram observadas quando se adicionou bovicina HC5. Contudo, não houve (P>0,05) diferença de efeito das doses (A e B) de nisina, monensina e virginiamicina na concentração de amônia em relação aos respectivos controles. Independente da dose do inibidor, as maiores concentrações de metano (CH 4 MSd) na dieta SMC foram observadas quando se adicionou monensina. Além disso, independente do inibidor adicionado, o uso de doses altas reduziu as concentrações de metano (CH 4 MSd). Os resultados indicaram que as bacteriocinas testadas apresentaram alguns efeitos positivos sobre a fermentação ruminal, digestibilidade de fibra e produção de metano in vitro na dieta SM. Bovicina HC5 apresentou efeitos similares a virginiamicina na dieta SM, reduzindo a relação acetato:propionato e concentração de CH 4 MSd. A adição de concentrado à dieta diminuiu o pH ruminal e reduziu a influência das bacteriocinas e antibióticos na fermentação in vitro. / The aim of this study was to investigate the effect of different doses of bacteriocins and antibiotics on ruminal fermentation, fiber digestibility and methane production in vitro using rumen fluid of dairy cows fed diets based on corn silage (CS) or silage corn/sorghum added with 6 kg of protein concentrate (CSC). Samples were collected at different incubation times and were carried out analysis of the concentration of ammonia and organic acids, methane production and total gases, in vitro digestibility (IVNDF) and ruminal pH. Three doses of each antimicrobial were evaluated: bovicin HC5 and nisin (Doses = 360 AU ml -1 ; B = 180 AU ml -1 , C = control); Monensin (Doses = 5 mmol l -1 ; B = 1 mmol l -1 , C = control); Virginiamycin (Doses A = 10 mmol l -1 , B = 5 mmol l -1 , C = control). In the diet based on corn silage, there was significant interaction (P <0.05) between dose and inhibitor for all variables tested, except for organic acids. The dose A of bovicin HC5 reduced (P<0.05) digestibility, similar to the doses (A and B) of monensin and virginiamycin. When monensin was added to the medium digestibility decreased (P<0.05) compared to the control. Ammonia concentrations were not affected (P>0.05) by doses of bovicin HC5 and virginiamycin. However, the addition of nisin increased concentrations (P<0.05), while monensin reduced ammonia during in vitro incubation (P<0.05). The methane concentration based on degraded dry matter (CH4MSd) were 30% lower when bovicin HC5 (Dose A) was added (P<0.05). Furthermore, the average dose of bovicin HC5 was equivalent to the mean dose of the virginiamycin, which reduced CH4MSd by 20%. The monensin did not affect methane concentrations (P>0.05). The addition of bovicin HC5 reduced (P<0.05) methane concentrations based on dry matter incubated (CH4MSi) up to 24%. However, the average doses of nisin and monensin showed no significant difference (P>0.05) in this variable compared to the control (CH4MSi). The final pH of the rumen fluid from cows fed silage based corn/sorghum added 6 kg of protein concentrate (SMC) was less than 6.0. There was a significant interaction (P<0.05) between dose and inhibitor for all variables, except for pH, methane (CH 4 MSd) and digestibility in the diet SMC. The highest ammonia concentrations in the diet SMC were observed when bovicin HC5 was added. However, no dose (A and B) of nisin, virginiamycin and monensin affected ammonia concentrations (P>0.05) compared to their respective controls. Regardless of the inhibitor dose, higher concentrations of methane (CH 4 MSd) in SMC diet were observed when monensin was added. Furthermore, independent of the inhibitor added, higher doses always decreased the concentrations of methane (CH 4 MSd). However, only nisin (Doses A and B) decreased the acetate:propionate ratio (P<0.05) in diet SMC,and no significant differences (P>0.05) were observed between doses of other antimicrobials and control and, among the tested inhibitors. Nevertheless, the relative values (A:P) were higher when monensin was added. These results indicated that the tested bacteriocins showed some positive effects on ruminal fermentation, fiber digestibility and methane production in vitro in CS diet. Bovicin HC5 showed similar effects to virginiamycin in the CS diet, reducing the acetate:propionate ratio and concentration of CH 4 MSd. The addition of concentrate to the diet decreased ruminal pH and reduced influence of bacteriocins and antibiotics on the in vitro fermentation.

Orientador: Telma Teresinha Berchielli / Coorientador: Roberta Carrilho Canesin / Banca: Márcia Helena Machado da Rocha Fernandes / Banca: Ricardo Andrade Reis / Banca: Otávio Rodrigues Machado Neto / Banca: Maria Fernanda Soares Queiroz / Resumo: Objetivou-se com este estudo caracterizar as alterações na microbiota ruminal, parâmetros ruminais, consumo, digestibilidade das dietas e a eficiência de síntese microbiana, em novilhos Nelore confinados alimentados com diferentes relações volumoso:concentrado, utilizando como fontes de volumoso o feno de Tifton 85 ou cana-de-açúcar. Foram realizados dois experimentos, no experimento 1 utilizou a cana-de-açúcar como fonte de volumoso e no experimento 2 utilizou-se o feno de tifton 85 como volumoso. Em ambos os experimentos foram testadas diferentes relações V:C (70:30; 60:40; 40:60 e 20:80). Em cada experimento, utilizaram-se oito novilhos Nelore (331±8 kg PV), cânulados no rumen, distribuídos em duplo quadrado latino 4x4 balanceados para o controle do efeito residual. No experimento 1 (cana-de-açúcar), o aumento da proporção de concentrado na dieta reduziu a população de Fibrobacter succinogenes e Ruminococus flavefaciens, e aumentou a população de Selenomonas ruminantium e Megasphaera elsdenii, porém o CDFDN não foi alterado. O aumento da participação de carboidratos não estruturais na dieta favoreceu a síntese de proteína microbiana e reduziu a população de bactérias fibrolíticas. A cana-de-açúcar como fonte de volumoso em dieta com proporções crescente de concentrado pode otimizar a síntese de proteína microbiana sem alterar digestibilidade da fibra. No experimento 2 (feno de Tifton 85), o aumento da proporção de concentrado na dieta reduziu a população de Fibrobacter succinogenes, Ruminococus flavefaciens e Ruminococcus albus e aumentou a população de Selenomonas ruminantium e Megasphaera elsdenii e Streptococcus bovis e o CDFDN diminuiu com o aumento da proporção de concentrado na dieta. Feno de Tifton 85 em dietas com altas proporções de concentrado pode minimizar o risco de distúrbios ruminais em novilhos confinados / Abstract: This trial aimed to characterize the changes in ruminal microbiota, ruminal fermentation, intake, diet digestibility and microbial efficiency in Nellore steers fed with different forage:concentrate proportions, using as sources of forage Tifton 85 hay or sugar cane. Two experiments were conducted: in experiment 1 the sugar cane was used as forage source and in Experiment 2 the Tifton 85 hay was used as forage source. In both experiments were tested different F:C proportions (70:30, 60:40, 40:60 and 20:80). On each experiment were usedeight Nellore steers ( 331 ± 8 kg BW) cannulated in the rumen, in a double latin square 4x4 balanced to control the residual effect. In experiment 1 (sugar cane), increasing the proportion of concentrate in the diet reduced the population of Fibrobacter succinogenes and Ruminococus flavefaciens, and increased the population of Selenomonas ruminantium and Megasphaera elsdenii, but the digestibility of NDF has not changed. The increased participation of non-structural carbohydrates in the diet favored microbial protein synthesis and reduced the population of fibrolytic bacteria. The use of sugar cane as forage source associated with the increases of concentrate proportions in the diet can optimize microbial protein synthesis without change the fiber digestibility. In experiment 2 (Tifton 85 hay), increasing the proportion of concentrate in the diet reduced the population of Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococus flavefaciens and increased the population of Selenomonas ruminantium, Megasphaera elsdenii and Streptococcus bovis and the digestibility of NDF decreased when increases the proportion of concentrate in the diet. Tifton 85 hay in diets with high proportions of concentrate can minimize the risk of ruminal disorders in feedlot steers / Doutor

Orientador: José Paes de Almeida nogueira Pinto / Banca: Luiz Carlos de Souza / Banca: Andréa Pereira Pinto / Banca: Rogério Salvador / Banca: Thais Heleno Constantino Patelli / Resumo: O Brasil lidera o ranking de maior exportador de carne bovina no mundo desde 2008. Garantir a segurança microbiológica desses alimentos tem sido um dos principais focos da indústria processadora de carnes. A aplicação de análises nas diversas etapas do processo industrial tem sido vital para implantar e manter programas de autocontrole como o APPCC. Entre as enfermidades mais frequentes causadas pela ingestão de alimentos contaminados, especialmente os de origem animal, destacam-se as salmoneloses, sendo que sua transmissão se dá primariamente pela via fecal oral. Diante disso, esse trabalho teve como objetivo pesquisar a presença de Salmonella spp. em amostras de conteúdo ruminal coletadas durante o abate de bovinos em uma planta frigorífica localizada na região metropolitana de Curitiba - PR. Duzentos e dois animais distribuídos em oito lotes foram avaliados entre os meses de agosto a dezembro de 2013. Ao final do experimento, 37,5% dos lotes mostraram-se positivos para o agente sendo que 2,97% (6/202) das amostras de conteúdo ruminal isolaram o micro-organismo. A totalidade dos animais positivos recebia como alimento apenas pasto de azevém e aveia. Não foi observada a influência de fatores como o estresse do transporte ou temperatura ambiental sobre o isolamento do patógeno. Entretanto a detecção do mesmo sorovar, Salmonella Schwarzengrund na totalidade dos isolamentos nos permite levantar a hipótese de que a contaminação dos animais tenha se dado na própria indústria, a partir das estruturas físicas, responsáveis por conter os bovinos ou conduzi-los ao box de insensibilização / Abstract: Brazil leads the world ranking of bovine meat exportation since 2008. To ensure the microbiological safety of these food products has been one of the primary focuses of the meat processing industry. The application of analyses on diverse stages of the industrial process has been vital for deploy and keeping of self-control programs like APPCC. Beyond the most frequent diseases caused by the ingestion of contaminated food, specially animal origin ones, the salmonellosis stand out being transmitted primarily via fecal-oral route. In light of this, the work had the objective to research the presence of Salmonella spp. in rumen fluid samples collected during cattle slaughter at a slaughtering plant localized in Curitiba's metropolitan area. Two hundred animals distributed over eight lots was evaluated between august and december, 2013. At the end of the experiment, 37.5% of the lots were positive for the agent of which 2.97% (6/202) of samples of rumen contents isolated the micro-organism.The total of the positive animals had been feed with ryegrass pastures and oat. Not the influence of factors like transportation stress or environment temperature over pathogen isolation was observed. However, the detection of the same serovar, Salmonella Schwarzengrund on overall insulation allow us to raise the hypothesis that all animal contamination have been given inside the industry itself, from the infrastructure responsible of holding the cattle or conducting it to the stunning box / Doutor

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-10-06T11:37:40Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2658550 bytes, checksum: 83fc24a4c22b58bb73e5280c28d51ae0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T11:37:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2658550 bytes, checksum: 83fc24a4c22b58bb73e5280c28d51ae0 (MD5) Previous issue date: 2016-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Rumen bacterial, archaeal and anaerobic fungal communities of Holstein dairy heifers and cows, in a tropical system of production, were characterized through sequencing the 16s rRNA and the ITS genes. In addition, we investigated the relationship between these communities and enteric methane (CH4) emissions and productive traits, such as digestible dry matter intake (dDMI), digestible organic matter intake (dOMI), average body weight (BW), rumen pH, volatile fatty acids (VFA) and its main components, acetate, propionate and butyrate. Prepubertal heifers (PP), pubertal heifers (PB), and pregnant heifers (PG) were used in Chapter 1. Pregnant heifers emitted more CH4 than others, followed by PB and PP. Regarding CH4 emissions, the animals were split in high and low CH4 emitters. Heifers were fed a diet composed by corn silage and concentrate (corn, soybean meal and minerals). Prevotella, Ruminococcus, Coprococcus, Butyrivibrio, Clostridium, Shuttleworthia, SHD- 231, CF231, p-75-a5, Methanobrevibacter, Methanosphaera and Caecomyces communis were detected to be the core microbiome of the evaluated heifers. Families Bifidobacteriaceae and RF16 and genera Acetobacter and Coprococcus were strongly correlated with CH4 emissions. Genera Eubacterium, p-75-a5 and SHD-231 showed inverse correlations with CH4 emissions, dDMI, dOMI, BW and rumen pH. Methanobrevibacter, in archaeal community, and Orpinomyces, in anaerobic fungal, showed positive and weak correlations with CH4 emissions. On the other hand, strong and negative correlations were observed among Methanosphaera and this variable. Prepubertal and PG heifers were the most divergent groups in relation to CH4 emissions. Surprisingly, they did not differ in relative abundances of Firmicutes and Bacteroidetes, but PG had greater abundance of Methanobrevibacter and Vadin CA11 and lower abundance of Methanosphaera. None of the bacterial, archaea and anaerobic fungi which correlate with CH4 emissions showed significant correlations (P>0.10) with VFA and the individual concentrations of acetate, propionate and butyrate. Lastly, this work showed that bacterial, archaeal and anaerobic fungal communities did not covaried and the microbial communities did not covaried with volatile fatty acids concentration either. In Chapter 2, high-producing (HP), medium- producing (MP), low-producing (LP) and dry (DC) were evaluated. The forage:concentrate ratios they were fed were 50:50 for HP, 70:30 for MP, 80:20 for LP, and 90:10 for DC. Considering the intake of digestible fraction of feed, DC emitted more CH4, followed by MP, HP and LP, but the HP and LP emissions were similar. The core microbiome of the evaluated Holstein cows in tropical environment was composed by Prevotella, Ruminococcus, Butyrivibrio, Clostridium, Coprococcus, Shuttleworthia, CF231, SHD-231, Methanobrevibacter, and Methanosphaera. None of the anaerobic fungal operational taxonomic units (OTU) were found in all samples. Firmicutes and Bacteroidetes were the most abundant phyla found in the rumen of Holstein cows. For the archaeal community, Methanobrevibacter genera was the most abundant and in anaerobic fungi, most of the sequences were unclassified. The strongest negative correlations with CH4 emissions detected were with the relative abundance of family Coriobacteriaceae and S24-7 and of genera Butyrivibrio, Clostridium and Schwartzia. Positive correlations were found between CH4 emissions and families RF16 and Succinivibrionaceae. In the archaeal community, genera Methanosphaera relative abundance showed a strong negative correlation with CH4. Surprisingly, no significant correlation between CH4 emissions and Methanobrevibacter relative abundance was found. Relative abundance of genera Vadin CA11 (in archaea) and Caecomyces (in anaerobic fungi) were detected to be positively correlated with CH4 in g/day. Many families and genera from Firmicutes phylum showed positive correlations with dDMI and dOMI. None of the bacterial, archaea and anaerobic fungi which correlate with CH4 emissions showed significant correlations (P>0.1) with VFA and the individual concentrations of acetate, propionate and butyrate. The most opposite results observed in the present study were among DC and HP. Dry cows showed greater CH4 emissions in g/kg dDMI and g/kg of dOMI and, besides no differences were observed in relative abundances of Firmicutes, Bacteroidetes and Firmicutes:Bacteroidetes ratio, DC had lower relative abundance of Coriobacteriaceae, which was negatively correlated with CH4, and greater relative abundance of Succinivibrionaceae, that was positively correlated with CH4. In addition, DC had greater relative abundance of Methanobrevibacter and lower of Methanosphaera. Lastly, bacterial, archaeal and anaerobic fungal communities did no covary and VFA and microbial communities did not vary in a similar way either. Chapter 3 was composed by two trials. In trial 1, CH4 emissions were estimated from the seven previously described Holstein dairy cattle categories based on the SF6 tracer gas technique and on IPCC (2006) equations. Enteric CH4 emission was higher for the PP heifers when estimated by the equations proposed by the IPCC Tier 2. However, higher CH4 emissions were estimated by the SF6 technique for MP, HP and DC. Pubertal heifers, PG, and LP had equal CH4 emissions as estimated by both methods. In trial 2, two dairy farms were monitored for one year to identify all activities that contributed in any way to GHG emissions. The total emission from Farm 1 was 3.21 t CO2e/animal/yr, of which 1.63 t corresponded to enteric CH4. Farm 2 emitted 3.18 t CO2e/animal/yr, with 1.70 t of enteric CH4. For the carbon balance calculations, when the carbon stock in pasture and other crops was considered, the carbon balance suggested that both farms are sustainable for GHG, by both estimation methods. On the other hand, carbon balance without carbon stock, by both estimation methods, suggests that farms emit more carbon than the system is capable of stock. It was concluded that IPCC estimations can underestimate CH4 emissions from some categories while overestimate others. However, considering the whole property, these discrepancies were offset and we would submit that the equations suggested by the IPCC properly estimate the total CH4 emission and carbon balance of the properties. Thus, the IPCC equations should be utilized with caution, and the herd composition should be analyzed at the property level. / As comunidades de bactérias, archaeas e fungos anaeróbios do rúmen de novilhas e vacas Holandesas, em um sistema de produção de leite em clima tropical foram caracterizadas. Além disso, a relação entre estas comunidades com a emissão de metano entérico (CH4) e com características produtivas, como consumo de matéria seca digestível (CMSd), consumo de matéria orgânica digestível (CMOd), peso corporal médio (PC), pH ruminal, ácidos graxos voláteis (AGV) e seus principais constituintes, acetato, propionato e butirato. Novilhas pré- púberes (PP), púberes (PB) e em gestação (PG) foram utilizadas no trabalho do Capítulo 1. O grupo PG emitiu mais CH4 que os demais, seguido por PB e PP. Em relação à emissão de CH4, os animais foram divididos em alto em baixo emissores. As novilhas foram alimentadas com uma dieta composta por silagem de milho e concentrado (milho, farelo de soja e minerais). Prevotella, Ruminococcus, Coprococcus, Butyrivibrio, Clostridium, Shuttleworthia, SHD-231, CF231 e p-75-a5, Methanobrevibacter, Methanosphaera e Caecomyces communis foram detectadas como o microbioma core das novilhas avaliadas. As famílias Bifidobacteriaceae e RF16 e gêneros Acetobacter e Coprococcus foram fortemente correlacionadas com as emissões de CH4. Os gêneros Eubacterium, p-75-a5 e SHD-231 mostraram correlações inversas com emissão de CH4, CMSd, CMOd, PC e pH ruminal. Methanobrevibacter, na comunidade de archaeas e Orpinomyces, dentre os fungos anaeróbios, mostraram correlações positivas e fracas com as emissões de CH4. Por outro lado, correlações fortes e negativas foram observadas entre Methanosphaera e esta variável. Novilhas PP e PG foram os grupos mais divergentes em relação às emissões de CH4. Inesperadamente, a abundância relativa de Firmicutes e Bacteroidetes não diferiram entre estes grupos, mas PG apresentou maior abundância relativa de Methanobrevibacter e Vadin CA11 e menor abundância de Methanosphaera. Nenhuma das bactérias, archaeas e fungos anaeróbios que foram correlacionados com as emissões de CH4 mostraram correlações significativas com AGV e com as concentrações individuais de acetato, propionato e butirato (P>0.10). Por fim, este trabalho mostrou que as comunidades ruminais de bactérias, archaeas e fungos anaeróbios não covariaram entre si e que estas comunidades também não covariaram com a concentração de AGV. No Capítulo 2, vacas de alta (HP), média (MP) e baixa (LP) produção de leite e vacas secas (DC) foram avaliadas. As relações volumoso:concentrado utilizadas foram 50:50 para HP, 70:30 para MP, 80:20 para LP e 90:10 para DC. Considerando o consume da fração digestível do alimento, DC emitiu mais CH4, seguida por MP, HP e LP, sendo que as emissões de HP e LP foram similares. O microbioma core das vacas Holandesas avaliadas em ambiente tropical, foi composto por Prevotella, Ruminococcus, Butyrivibrio, Clostridium, Coprococcus, Shuttleworthia, CF231, SHD-231, Methanobrevibacter e Methanosphaera. Nenhuma unidade taxonômica operacional (OTU) da comunidade de fungos anaeróbios foi encontrada em 100% das amostras. Firmicutes e Bacteroidetes foram os filos bacterianos mais abundantes encontrados no rúmen de vacas Holandesas. Na comunidade de archaeas, o gênero Methonobrevibacter foi o mais abundante e na comunidade de fungos anaeróbios a maioria das sequências foram de classificação indefinida. A correlação negativa mais forte com emissão de CH4 foi com a abundância relativa das famílias Coriobacteriaceae e S24-7 e dos gêneros Butyrivibrio, Clostridium e Schwartzia. Correlações positivas foram encontradas entre as emissões de CH4 e as famílias RF16 e Succinivibrionaceae. Na comunidade de archaeas, a abundância relative do gênero Methanosphaera apresentou uma forte correlação negativa com CH4. Surpreendentemente, não foram observadas correlações significativas entre emissões de CH4 e Methanobrevibacter. As abundâncias relativas dos gêneros Vadin CA11 (dentre as archaeas) e Caecomyces (dentre os fungos anaeróbios) foram correlacionadas positivamente com CH4 in g/day. Várias famílias e gêneros do filo Firmicutes apresentaram correlações positivas com CMSd e CMOd. Nenhuma das bactérias, archaeas e fungos anaeróbios que foram correlacionados com as emissões de CH4 mostraram correlações significativas com AGV e com as concentrações individuais de acetato, propionato e butirato (P>0.10). Os resultados mais opostos observados neste trabalho foram entre HP e DC. Vacas secas apresentaram maior emissão de CH4 em g/kg de CMSd e g/kg de CMOd e, apesar de não terem sido observadas diferenças nas abundâncias relativas de Firmicutes, Bacteroidetes e na relação Firmicutes:Bacteroidetes, DC apresentou menor abundância de Coriobacteriaceae, que foi negativamente correlationada com CH4 e maior abundância de Succinivibrionaceae, que foi positivamente correlacionada com CH4. Além disso, DC teve maior abundância relativa de Methanobrevibacter e menor de Methanosphaera. Por fim, este trabalho mostrou que as comunidades ruminais de bactérias, archaeas e fungos anaeróbios não covariaram entre si e que estas comunidades também não covariaram com a concentração de AGV. O Capítulo 3 foi composto de dois ensaios. No ensaio 1, emissões de CH4 das sete categorias de animais Holandeses previamente descritas utilizando a técnica do gás traçador hexafluoreto de enxofre (SF6) e as equações propostas pelo Tier 2 do IPCC (2006). A emissão de CH4 foi maior para PP quando estimada pelas equações do IPCC (2006). Entretanto, maiores emissões de CH4 foram observadas para MP, HP e DC, quando estimadas pela técnica do SF6. Os grupos PB, PG e LP tiveram emissões equivalentes quando estimadas pelos dois métodos. No ensaio 2, duas fazendas de gado de leite foram monitoradas por um ano para identificar todas as atividades que contribuíram, de alguma forma, para a emissão de gases de efeito estufa (GHG). A emissão total da Fazenda 1 foi 3,21 t CO2e/animal/ano, dos quais 1,63 t corresponderam à emissão de CH4 entérico. A Fazenda 2 emitiu 3,18 t CO2e/animal/ano, dos quais 1,70 t foram CH4 entérico. Para os cálculos de balanço de carbono, quando o estoque de carbono no pasto e em outras culturas foi considerado, o balanço de carbono sugeriu que ambas fazendas foram sustentáveis para a emissão de GHG, por ambos métodos de estimação. Por outro lado, o balanço de carbono sem o carbono estocado mostrou que as fazendas emitiram mais carbono que o sistema era capaz de estocar, por ambos métodos. Conclui-se que as equações do IPCC (2006) podem subestimar a emissão de CH4 de algumas categorias e superestimar de outras. Entretanto, considerando a propriedade como um todo, as discrepâncias foram anuladas e pode-se dizer que as equações sugeridas pelo IPCC (2006) podem estimar apropriadamente a emissão total de CH4 e o balanço de carbono de fazendas. Assim, as equações do IPCC (2006) devem ser utilizadas com cuidado, e a composição do rebanho deve ser levada em consideração.

CAPES / O objetivo do presente trabalho foi identificar e quantificar os protozoários ciliados e bactérias do rúmen de bovinos cruzados (Europeu x Nelore), com média de 2,5 anos, alimentados em pastagens de inverno (Azevém e Aveia + Azevém) e verão (Brachiaria spp. e Brachiaria spp. + Esrela Africana). Amostras de conteúdo ruminal foram obtidas do centro da massa ruminal, após o abate dos animais. A contagem de bactérias totais (CBT), para as frações sólida e para líquida, foi realizada em placas com auxílio de contador de colônias manual. Para a análise morfológica empregou-se a técnica de coloração de Gram e a leitura das lâminas foi feita em microscópio óptico com objetiva de 100x, sendo as bactérias classificadas em cocos e bacilos, gram positivos e gram negativos. A avaliação da atividade fermentativa foi evidenciada pelo crescimento de colônias com coloração rósea atravéz de uma fonte de carboidrato. A quantificação e identificação dos gêneros de ciliados foram realizadas em câmara Sedgewick-Rafter em microscopia ótica. Foi determinado o teor de Matéria Seca, Proteína Bruta, Matéria Mineral, Fibra em Detergente Neutro e Fibra em Detergente Ácido, Digestibilidade In Vitro na Matéria Seca, Lignina, Celulose, Hemicelulose. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e 10 repetições para cada tratamento. Os dados foram submetidos à análise por meio da metodologia de Modelos Lineares, generalizados, com distribuição Poisson (1%) e foi utilizado o procedimento GENMOD. Foram observadas bactérias Gram positivas e negativas, nas formas cocos e bacilos e 11 gêneros de protozoários ciliados, sendo Diplodinium o gênero predominante. A maior concentração de bactérias foi encontrada nas forrageiras de inverno (494,8 x1010 mL-1), com maior intensidade na pastagem de Azevém. Nos protozoários ciliados, maior concentração foi observada no verão (200,70 x104 mL-1), principalmente na pastagem de Brachiaria spp. / The objective of the present work was to identify and quantify the ciliate protozoa and crossbovine rumen bacteria (European x Nellore), with an average of 2.5 years, fed on winter pastures (Azevém and Aveia + Azevém) and summer (Brachiaria spp And Brachiaria spp. + Esrala Africana). Samples of ruminal contents were obtained from the center of the ruminal mass, after the slaughter of the animals. The total bacterial count (CBT), for solid and liquid fractions, was performed in plates with the aid of a manual colony counter. For the morphological analysis the Gram staining technique was used and the slides were read under an optical microscope with objective of 100x, being the bacteria classified in cocci and bacilli, gram positive and gram negative. The evaluation of the fermentative activity was evidenced by the growth of colonies with pink coloration through a carbohydrate source. The quantification and identification of ciliate genera were performed in Sedgewick-Rafter chamber under optical microscopy. The content of Dry Matter, Crude Protein, Mineral Matter, Neutral Detergent Fiber and Acid Detergent Fiber, In Vitro Digestibility in Dry Matter, Lignin, Cellulose and Hemicellulose were determined. The experimental design was completely randomized, with four treatments and 10 replicates for each treatment. The data were submitted to analysis using the methodology of Linear Models, generalized with Poisson distribution (1%) and the GENMOD procedure was used. Gram positive and negative bacteria were observed, in the forms cocci and bacilli and 11 genera of ciliate protozoa, being Diplodinium the predominant genus. The highest concentration of bacteria was found in winter forages (494.8 x1010 mL-1), with higher intensity in the Azevém pasture. In the ciliate protozoa, higher concentration was observed in the summer (200.70 x 10 4 mL-1), mainly in Brachiaria spp.

CAPES / O objetivo do presente trabalho foi identificar e quantificar os protozoários ciliados do rúmen de dois grupos genéticos de bovinos de corte (Nelore e Cruzados Nelore x Europeu), sob três sistemas de alimentação (confinado, à pasto e à pasto com suplemento). Amostras de conteúdo ruminal foram obtidas do centro da massa ruminal, após o abate dos animais. A quantificação e identificação dos gêneros de ciliados foram realizadas em câmara de contagem Sedgewick-Rafter em microscopia ótica. Foi determinado o conteúdo de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), extrato etéreo (EE), matéria mineral (MM), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA) dos alimentos analisados. Os dados foram submetidos a analise por meio da metodologia de Modelos Lineares Generalizados, com distribuição Poisson (1%). Adicionalmente os dados foram submetidos a analise dos Componentes Principais. Houve efeito da interação (P<0,001) para as dietas e as raças analisadas. Verificou-se a ocorrência de 14 gêneros, sendo o gênero Entodinium o predominante em todos os animais analisados. Os ciliados pertencentes à ordem Entodiniomorphida, Eodinium, Epidinium, Eremoplastron, Eudiplodinium, Metadinium e Ostracodinium apresentaram maior prevalência nos animais da raça Nelore, quando comparados com o grupo racial cruzado Nelore x Europeu. Protozoários da família Isotrichidae (Dasytricha e Isotricha) foram observados em maior quantidade nos animais à pasto e a pasto recebendo suplemento. Em relação ao tipo de alimentação, animais alimentados exclusivamente a pasto apresentaram maior densidade de ciliados em relação aos animais confinados e/ou a pasto recebendo suplemento. Registrou-se a ocorrência do gênero Buestchlia, em um animal (prevalência de 1,66%) sendo este um dos poucos registros deste gênero em ruminantes. / The aim of this study was to identify and quantify the rumen ciliated protozoa of two genetic groups cattle (Nellore and crossbred Nellore x European) under three feeding systems (confined, pasture and pasture with supplement). The rumen fluid samples were obtained from the center of the rumen mass, after … The quantification was done in Sedgewick-Rafter counting chambre in light microscopy. It was determined the content of dry matter (DM), mineral matter (MM), ether extract (EE), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) to determine the chemical quality of the feed supplied to the animals. The data were submitted to analysis by Generalized Linear Models methodology, assuming Poisson distribution with logarithmic link function, with significance level of 1%. In addition, data were submitted to principal component analysis. The first two principal components were analyzed by least squares. There was a significant interaction (P<0.001) for diets and analyzed races. Occurrence of 14 ciliate genera was observed, being Entodinium the predominant in all animals analyzed. The ciliates belonging to order Entodiniomorphida, Eodinium, Epidinium, Eremoplastron, Eudiplodinium, Metadinium e Ostracodinium had a higher prevalence in Nellore cattle, compared with the racial group crossbred Nellore x European. Protozoa of the family Isotrichidae (Dasytricha e Isotricha) were observed in greater quantities in animals to pasture and pasture with supplement. Regarding the type of food, animals on pasture had higher ciliates density compared to confined animals and pasture with supplement. Occurrence of gender Buestchlia only one animal (prevalence 1,66%), which is one of the few records of this kind in ruminants.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-04T17:24:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1726508 bytes, checksum: b215614a17770465d875d305244f584b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-04T17:24:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1726508 bytes, checksum: b215614a17770465d875d305244f584b (MD5) Previous issue date: 2018-06-29 / Os microrganismos ruminais têm um papel central na nutrição de ruminantes. Eles têm a capacidade de fermentar componentes do alimento para produzir ácidos graxos voláteis (AGV’s) e crescer (sintetizar proteína microbiana), os quais fornecem a maior parte da energia e aminoácidos exigidos pelos animais. No entanto, quando são fornecidos carboidratos em excesso, a eficiência de crescimento dos microrganismos torna-se baixa porque estes direcionam a energia para outras funções, ao invés de a utilizarem para o crescimento. Diferentes microrganismos respondem a esse excesso de maneiras diferentes. Certas espécies respondem armazenando energia (sintetizando carboidratos de reserva), mas outras espécies respondem dissipando a energia na forma de calor. Para determinar a importância relativa dessas respostas na comunidade microbiana do rúmen, este estudo foi cinduzido com o objetivo de quantificar como os protozoários ciliados e as bactérias responderam à glicose. Teve-se como hipótese que os protozoários ciliados direcionariam mais glicose para a síntese de carboidratos de reserva e desperdiçariam menos energia na forma de calor, em relação as bactérias. Ciliados e bactérias foram isolados do líquido ruminal por filtração e centrifugação, respectivamente. Posteriormente, os ciliados e as bactérias foram suspensos em tampão isento de nitrogênio para limitar o crescimento e dosados com 5 mM de glicose. As amostras foram coletadas ao longo do tempo e, posteriormente, divididas por centrifugação em pellets (células) e sobrenadante. Amostras de pellets foram analisadas quanto à reserva de carboidratos e proteínas, enquanto amostras de sobrenadante foram analisadas para glicose livre, ácido D-L lático, ácido acético, propionato e butirato. Adicionalmente, foi analisado a produção de calor e gases de fermentação (H 2 , CH 4 e CO 2 ). O metabolismo endógeno, a síntese de carboidratos de reserva e o desperdício na forma de calor foram calculados a partir dos dados das análises. A maior parte dos dados foi analisada usando o PROC GLIMMIX do SAS. Teste t de Student foi usado para separar as médias ou determinar se as médias diferiam de 100%. Regressão local (pacote LOCFIT de R; Loader, 1999) foi usada para ajustar os dados das séries no tempo. Em comparação com as bactérias, os ciliados consumiram três vezes mais glicose e sintetizaram carboidratos de reserva quatro vezes mais rápido. Eles incorporaram 53% da glicose em carboidratos de reserva, quase o dobro do valor (27%) obtido para as bactérias. Desperdício de energia na forma de calor não foi detectado para os ciliados, uma vez que toda a produção de calor foi contabilizada pela síntese de reserva de carboidratos e pelo metabolismo endógeno. Em bactérias, a síntese de carboidratos de reserva e o metabolismo endógeno representaram apenas 68% da produção total de calor, assim, elas desperdiçaram grande quantidade de energia por meio da produção de calor (32% da produção total de calor). Esses resultados sugerem que os protozoários ciliados ruminais alteram o curso do metabolismo de carboidratos no rúmen, consumindo glicose mais rapidamente, limitando o uso do excesso de carboidratos pelas bactérias. Essa ação dos ciliados no rúmen provavelmente maximiza a síntese carboidratos de reserva, enquanto minimiza a ocorrência de desperdício de energia na forma de calor. / Rumen microbes hold a central role in ruminant nutrition. They ferment feed components to produce volatile fatty acids (VFA) and grow (synthesize microbial protein), which supplies the greater part of energy and amino acids required by the animals. However, when given excess carbohydrate, microbes growth efficiency becomes low because microbes direct energy to non-growth functions, instead of using it for growth. Different microorganisms respond to this excess in different ways. Certain species respond by storing energy (synthesizing reserve carbohydrate), but other species respond by dissipating the energy as heat (spilling energy). To determine the relative importance of these responses in the microbial community of the rumen, this study aims to quantify how mixed ciliate protozoa and bacteria respond to glucose. It was hypothesized that ciliate protozoa would direct more glucose to synthesis of reserve carbohydrate and less to energy spilling than would bacteria. Ciliates and bacteria were isolated from rumen fluid using filtration and centrifugation, respectively. Posteriorly, ciliates and bacteria were resuspended in nitrogen-free buffer to limit growth and dosed with 5 mM glucose. Samples were collected over time and were subsequently divided in pellet (cells) and supernatant by centrifugation. Pellet samples were analyzed for reserve carbohydrate and protein, while supernatant sample were analyzed for free glucose, D- /L-lactic acid, acetic acid, propionate and butyrate. Additionally, were analyzed heat production and fermentation gases (H 2 , CH 4 and CO 2 ). Endogenous metabolism, reserve carbohydrate synthesis and energy spilling were calculated from the data obtained from the analysis data. Most data were analyzed using PROC GLIMMIX of SAS. Student’s t- test was used to separate means or determine if means differed from 100%. Local regression (LOCFIT package of R; Loader, 1999) was used to fit time-series data to smooth curves. Compared to bacteria, ciliates consumed glucose more than 3-fold faster and synthesized reserve carbohydrate 4-fold faster. They incorporated 53% of glucose carbon into reserve carbohydrate, nearly double the value (27%) for bacteria. Energy spilling was not detected for ciliates, as all heat production was accounted by synthesis of reserve carbohydrate and endogenous metabolism. For bacteria, reserve carbohydrate and endogenous metabolism accounted for only 68% of heat production, thus they spilled large amounts of energy (32% of total heat production). These results suggest that rumen ciliates protozoa alter the course of carbohydrate metabolism in the rumen by consuming glucose more rapidly and outcompeting bacteria for excess carbohydrate. This action of the ciliates in the rumen likely maximizes reserve carbohydrate synthesis while minimizing spilling.