Tannin-tolerant bacteria from crossbred Holstein x Zebu cows

The objective of this work was to isolate and characterize tannin-tolerant ruminal bacteria from crossbred Holstein x Zebu cows fed a chopped mixture of elephant grass (Pennisetum purpureum), young stems of "angico-vermelho" (Parapiptadenia rigida), and banana tree (Musa sp.) leaves. A total of 117 bacteria strains were isolated from enrichment cultures of rumen microflora in medium containing tannin extracts. Of these, 11 isolates were able to tolerate up to 3 g L-1 of tannins. Classical characterization procedures indicated that different morphological and physiological groups were represented. Restriction fragments profiles using Alu1 and Taq1 of 1,450 bp PCR products from the 16S rRNA gene grouped the 11 isolates into types I to VI. Sequencing of 16S rRNA PCR products was used for identification. From the 11 strains studied, seven were not identifiable by the methods used in this work, two were strains of Butyrivibrio fibrisolvens, and two of Streptococcus bovis.

Comparação da sensibilidade de bovinos e búfalos à intoxicação por Palicourea marcgravii (Rubiaceae)

O presente estudo foi realizado para verificar se búfalos são mais resistentes do que bovinos à ação tóxica de Palicourea marcgravii, mediante a administração da planta por via oral, simultaneamente, a bovinos e a búfalos. Foram usados sete búfalos e três bovinos. Verificou-se que em búfalos doses de 0,5 g/kg, 1,0 g/kg e 2,0 g/kg não causaram sintomas de intoxicação. As doses de 3,0 g/kg, 4,0 g/kge 6,0 g/kg causaram a morte dos búfalos. Em bovinos, a dose de 0,25g/kg não causou sinais clínicos de intoxicação, enquanto que doses de 0,5 g/kg e 2,0 g/kg causaram a morte. A influência do exercício sobre o aparecimento dos sintomas, o prazo decorrido desde o começo da administração da planta até o início de sintomas, e os próprios sintomas, foram semelhantes nas duas espécies animais. O curso clínico foi mais longo nos búfalos. Enquanto nos bovinos o período entre o aparecimento dos sintomas graves e a morte foi de 9 a 17 minutos, nos búfalos variou de 10 minutos a 1 hora e 28 minutos. Pode se concluir que os bubalinos são aproximadamente seis vezes mais resistentes do que os bovinos à ação tóxica de P. marcgravii. O menor índice de mortes pela ação de plantas tóxicas na Amazônia em búfalos é, pelo menos em parte, devido à maior resistência do búfalo à intoxicação por essa planta. Outro fator responsável pelo menor número de mortes em búfalos pela intoxicação por plantas, na Amazônia, poderia ser que os búfalos preferem a várzea, que é o habitat de Arrabidaea bilabiata, a segunda planta tóxica mais importante da Amazônia, menos tóxica do que P. marcgravii, e com habitat na terra firme. Em áreas onde ocorre P. marcgravii seria mais prudente, para diminuir os prejuízos, criar búfalos em lugar de bovinos. A causa dessa maior resistência do búfalo merece ser investigada para a eventual elaboração de métodos profiláticos da intoxicação por P. marcgravii em bovinos. Por outro lado, pesquisadores australianos modificaram geneticamente a bactéria ruminal Butyrivibrio fibrisolvens, mediante a introdução de um gene, isolado de Moraxella sp, que codifica uma dehalogenase, capaz de hidrolizar fluoroacetato. A transferência de B. fibrisolvens geneticamente modificado para o rúmen de animais ingerindo plantas que contêm fluoroacetato, como é o caso de P. marcgravii, seria um método viável para o controle da intoxicação mediante a detoxificação ruminal do princípio ativo. Em contatos preliminares o diretor responsável do consórcio na Austrália responsável pela modificação da bactéria, declarou o interesse em vender a tecnologia ao nosso país, porém seria necessário saber se é possível importar essa bactéria geneticamente modificada no Brasil. Caso positivo, seria indispensável realizar pesquisas sobre a viabilidade e a metodologia para o uso dessa bactéria em nosso meio.

Comparação da sensibilidade de bovinos e búfalos à intoxicação por Palicourea marcgravii (Rubiaceae)

O presente estudo foi realizado para verificar se búfalos são mais resistentes do que bovinos à ação tóxica de Palicourea marcgravii, mediante a administração da planta por via oral, simultaneamente, a bovinos e a búfalos. Foram usados sete búfalos e três bovinos. Verificou-se que em búfalos doses de 0,5 g/kg, 1,0 g/kg e 2,0 g/kg não causaram sintomas de intoxicação. As doses de 3,0 g/kg, 4,0 g/kge 6,0 g/kg causaram a morte dos búfalos. Em bovinos, a dose de 0,25g/kg não causou sinais clínicos de intoxicação, enquanto que doses de 0,5 g/kg e 2,0 g/kg causaram a morte. A influência do exercício sobre o aparecimento dos sintomas, o prazo decorrido desde o começo da administração da planta até o início de sintomas, e os próprios sintomas, foram semelhantes nas duas espécies animais. O curso clínico foi mais longo nos búfalos. Enquanto nos bovinos o período entre o aparecimento dos sintomas graves e a morte foi de 9 a 17 minutos, nos búfalos variou de 10 minutos a 1 hora e 28 minutos. Pode se concluir que os bubalinos são aproximadamente seis vezes mais resistentes do que os bovinos à ação tóxica de P. marcgravii. O menor índice de mortes pela ação de plantas tóxicas na Amazônia em búfalos é, pelo menos em parte, devido à maior resistência do búfalo à intoxicação por essa planta. Outro fator responsável pelo menor número de mortes em búfalos pela intoxicação por plantas, na Amazônia, poderia ser que os búfalos preferem a várzea, que é o habitat de Arrabidaea bilabiata, a segunda planta tóxica mais importante da Amazônia, menos tóxica do que P. marcgravii, e com habitat na terra firme. Em áreas onde ocorre P. marcgravii seria mais prudente, para diminuir os prejuízos, criar búfalos em lugar de bovinos. A causa dessa maior resistência do búfalo merece ser investigada para a eventual elaboração de métodos profiláticos da intoxicação por P. marcgravii em bovinos. Por outro lado, pesquisadores australianos modificaram geneticamente a bactéria ruminal Butyrivibrio fibrisolvens, mediante a introdução de um gene, isolado de Moraxella sp, que codifica uma dehalogenase, capaz de hidrolizar fluoroacetato. A transferência de B. fibrisolvens geneticamente modificado para o rúmen de animais ingerindo plantas que contêm fluoroacetato, como é o caso de P. marcgravii, seria um método viável para o controle da intoxicação mediante a detoxificação ruminal do princípio ativo. Em contatos preliminares o diretor responsável do consórcio na Austrália responsável pela modificação da bactéria, declarou o interesse em vender a tecnologia ao nosso país, porém seria necessário saber se é possível importar essa bactéria geneticamente modificada no Brasil. Caso positivo, seria indispensável realizar pesquisas sobre a viabilidade e a metodologia para o uso dessa bactéria em nosso meio.

Isolation and characterization of a Clostridium sp with cinnamoyl esterase activity and unusual cell envelope ultrastructure

Microorganisms that hydrolyse the ester linkages between phenolic acids and polysaccharides in plant cell walls are potential sources of enzymes for the degradation of lignocellulosic waste. An anaerobic, mesophilic, spore-forming, xylanolytic bacterium with high hydroxy cinnamic acid esterase activity was isolated from the gut of the grass-eating termite Tumilitermes pastinator. The bacterium was motile and rod-shaped, stained gram-positive, had an eight-layered cell envelope, and.formed endospores. Phylogenetic analysis based on 16S rRNA indicated that the bacterium is closely related to Clostridium xylanolyticum and is grouped with polysaccharolytic strains of clostridia. A wide range of carbohydrates were fermented, and growth was stimulated by either xylan or cellobiose as substrates. The bacterium hydrolysed and then hydrogenated the hydroxy cinnamic acids (ferulic and p-coumaric acids), which are esterified to arabinoxylan in plant cell walls. Three cytoplasmic enzymes with hydroxy cinnamic acid esterase activity were identified using non-denaturing gel electrophoresis. This bacterium possesses an unusual multilayered cell envelope in which both leaflets of the cytoplasmic membrane, the peptidoglycan layer and the S layer are clearly discernible. The fate of all these components was easily followed throughout the endospore formation process. The peptidoglycan component persisted during the entire morphogenesis. It was seen to enter the septum and to pass with the engulfing membranes to surround the prespore. It eventually expanded to form the cortex, verification for the peptidoglycan origin of the cortex. Sporogenic vesicles, which are derived from the cell wall peptidoglycan, were associated with the engulfment process. Spore coat fragments appeared early, in stage II, though spore coat formation was not complete until after cortex formation.

Quantification of ruminal Clostridium proteoclasticum by real-time PCR using a molecular beacon approach

Aims: All members of the ruminal Butyrivibrio group convert linoleic acid (cis-9,cis-12-18 : 2) via conjugated 18 : 2 metabolites (mainly cis-9,trans-11-18 : 2, conjugated linoleic acid) to vaccenic acid (trans-11-18 : 1), but only members of a small branch, which includes Clostridium proteoclasticum, of this heterogeneous group further reduce vaccenic acid to stearic acid (18 : 0, SA). The aims of this study were to develop a real-time polymerase chain reaction (PCR) assay that would detect and quantify these key SA producers and to use this method to detect diet-associated changes in their populations in ruminal digesta of lactating cows. Materials and Results: The use of primers targeting the 16S rRNA gene of Cl. proteoclasticum was not sufficiently specific when only binding dyes were used for detection in real-time PCR. Their sequences were too similar to some nonproducing strains. A molecular beacon probe was designed specifically to detect and quantify the 16S rRNA genes of the Cl. proteoclasticum subgroup. The probe was characterized by its melting curve and validated using five SA-producing and ten nonproducing Butyrivibrio-like strains and 13 other common ruminal bacteria. Analysis of ruminal digesta collected from dairy cows fed different proportions of starch and fibre indicated a Cl. proteoclasticum population of 2-9% of the eubacterial community. The influence of diet on numbers of these bacteria was less than variations between individual cows. Conclusion: A molecular beacon approach in qPCR enables the detection of Cl. proteoclasticum in ruminal digesta. Their numbers are highly variable between individual animals. Signifance and Impact of the Study: SA producers are fundamental to the flow of polyunsaturated fatty acid and vaccenic acid from the rumen. The method described here enabled preliminary information to be obtained about the size of this population. Further application of the method to digesta samples from cows fed diets of more variable composition should enable us to understand how to control these bacteria in order to enhance the nutritional characteristics of ruminant-derived foods, including milk and beef.