Научная статья на тему 'Применение методов метагеномики при оценке разнообразия микробиома осетровых, выращиваемых в УЗВ'

Применение методов метагеномики при оценке разнообразия микробиома осетровых, выращиваемых в УЗВ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
163
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Ветеринарный врач
ВАК
Область наук
Ключевые слова
ОСЕТР / МИКРОБНОМ / РАЗНООБРАЗИЕ / МЕТАГЕНОМИКА / УСТАНОВКА ЗАМКНУТОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ / STURGEON / MICROBIOME / DIVERSITY / METAGENOMICS / INSTALLATION OF CLOSED WATER SUPPLY

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Сергалиев Н. Х., Какишев М. Г., Гинаятов Н. С.

С целью определения структуры естественного микробиома осетров, выращиваемых в условиях установок замкнутого водоснабжения (УЗВ) были изучены образцы с наиболее контактируемых участков тела и систем органов рыб (поверхность кожного покрова, органов дыхания и пищеварения рыб). В качестве исходного материала для исследований использованы взятые от десяти условно-здоровых особей рыб кусочки плавников, фрагменты жаберных лепестков и содержимое кишечника шипа из двух посадочных бассейнов. Для проведения исследования метагенома осетровых рыб было проведены: выделение ДНК образцов согласно с инструкцией изготовителя наборов; анализ нуклеотидной последовательности фрагментов и обработку полученных последовательностей проводили с помощью общепринятых методов. Уровень разнообразия сообществ оценивался по следующим экологическим показателям: коэффициенты Симпсона (eveness), Chao (richness) и Шеннона. Для оценки разнообразия между сообществами (Бета-разнообразие) был проведен кластерный анализ. При использовани меры сходства между сообществами по Дайсу, учитывающему только присутствие или отсутствие таксона. На основании результатов проведенных исследований установлено, что самые высокие значения по всем трем оценкам характерны для сообществ, полученных с поверхности жабр, наименее низкие показатели наблюдаются в сообществах, полученных с кишечных соскобов. Результаты кластерного анализа с использованием метода главный компонент указывает на наибольшие различия кишечных микробном между бассейнами, а наименьшие микробиомы поверхности плавников. Так степень влияния бассейна на выражденность различий между микробиомами возрастает в следующем ряду: плавниковые жаберные кишечные сообщества. Общая картина показывает, что микробиомы, полученные с поверхностных органов рыб в большей степени сходны между собой и в меньшей степени с кишечным микробиомом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Сергалиев Н. Х., Какишев М. Г., Гинаятов Н. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

APPLICATION OF METHODS METAGENOMIC IN ASSESSING THE DIVERSITY OF THE MICROBIOME STURGEON REARED IN RAS

To determine the structure of the natural microbiome sturgeon grown in conditions of recirculation aquaculture systems (RAS) we studied the samples with the contacted body areas and organ systems of fish (the surface of the skin, respiratory and digestive system of fish). As source material used for research was taken from ten healthy individuals of the fish fin pieces, fragments of gill filaments and intestinal contents of the spike of two landing pools. For the study of the metagenome of sturgeon was carried out: isolation of DNA samples in accordance with the instructions of the manufacturer of the kits; analysis of the nucleotide sequence of fragments and processing of the obtained sequences was carried out using conventional methods. The level of community diversity was assessed by the following environmental indicators: Simpson (eveness), Chao (richness) and Shannon coefficients. A cluster analysis was conducted to assess diversity between communities (Beta diversity). When using a measure of similarity between communities by Dice, taking into account only the presence or absence of a taxon. Based on the results of the studies, it was found that the highest values for all three estimates are characteristic of communities obtained from the surface of the gills, the lowest rates are observed in communities obtained from intestinal scrapes. The results of cluster analysis using the main component method indicate the greatest differences between intestinal microbiomes pools, and the smallest the microbiomes of the fin surface. So the degree of influence of the basin on vyrozhdennoi differences between the microbiomes increases in the following row: fin Gill intestinal community. The overall picture shows that the microbiomes obtained from the surface organs of fish are more similar to each other and to a lesser extent with the intestinal microbiome.

Текст научной работы на тему «Применение методов метагеномики при оценке разнообразия микробиома осетровых, выращиваемых в УЗВ»

УДК 63.639.3 DOI 10.33632/1998-698Х.2019-5-38-45

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МЕТАГЕНОМИКИ ПРИ ОЦЕНКЕ РАЗНООБРАЗИЯ МИКРОБИОМА ОСЕТРОВЫХ, ВЫРАЩИВАЕМЫХ В УЗВ

Сергалиев Н.Х. - к.б.н., ректор, Закишев М.Г. - PhD, ^инаятов Н.С. - к.в.н.

РГП на ПХВ «Западно-Казахстанский государственный университет имени М.Утемисова»

(090000, г. Уральск, пр. Нурсултана Назарбаева 162) 1НАО Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

(090009, г. Уральск, ул. Жангир хана 51)

С целью определения структуры естественного микробиома осетров, выращиваемых в условиях установок замкнутого водоснабжения (УЗВ) были изучены образцы с наиболее контактируемых участков тела и систем органов рыб (поверхность кожного покрова, органов дыхания и пищеварения рыб). В качестве исходного материала для исследований использованы взятые от десяти условно-здоровых особей рыб кусочки плавников, фрагменты жаберных лепестков и содержимое кишечника шипа из двух посадочных бассейнов. Для проведения исследования метагенома осетровых рыб было проведены: выделение ДНК образцов согласно с инструкцией изготовителя наборов; анализ нуклеотидной последовательности фрагментов и обработку полученных последовательностей проводили с помощью общепринятых методов. Уровень разнообразия сообществ оценивался по следующим экологическим показателям: коэффициенты Симпсона (eveness), Chao (richness) и Шеннона. Для оценки разнообразия между сообществами (Бета-разнообразие) был проведен кластерный анализ. При использовани меры сходства между сообществами по Дайсу, учитывающему только присутствие или отсутствие таксона. На основании результатов проведенных исследований установлено, что самые высокие значения по всем трем оценкам характерны для сообществ, полученных с поверхности жабр, наименее низкие показатели наблюдаются в сообществах, полученных с кишечных соскобов. Результаты кластерного анализа с использованием метода главный компонент указывает на наибольшие различия кишечных микробном между бассейнами, а наименьшие - микробиомы поверхности плавников. Так степень влияния бассейна на выражденность различий между микробиомами возрастает в следующем ряду: плавниковые - жаберные - кишечные сообщества. Общая картина показывает, что микробиомы, полученные с поверхностных органов рыб в большей степени сходны между собой и в меньшей степени - с кишечным микробиомом.

Ключевые слова: осетр, микробном, разнообразие, метагеномика, установка замкнутого водоснабжения.

Сохранение и восстановление запасов осетровых рыб в естественных водоемах путем снижения промыслового давления на их популяции путем развития индустриальной аквакультуры в условиях УЗВ, обеспеченной инновационными технологиями, способной решить проблемы продовольственной безопасности является основной тенденцией мирового осетроводства [1-4].

Сложившийся стереотип об абсолютном благополучии от болезней рыб, выращиваемых в таких контролируемых условиях, к сожалению не соответствует действительности, кроме того с увеличением производственной интенсивной аквакультуры воспри-

имчивость к болезням осетров явно возросла. Причиной возникновения заболеваний у осетровых рыб, служат нарушения ветеринарно-санитарных, зоогигиенических правил содержания, кормления рыб, отсутствие карантинных мероприятий на новых завезенных особей рыб с целью воспроизводства, генетические и другие факторы. Помимо этого на основании анализа литературных источников и собственного опыта установлено, что в условиях УЗВ среди осетров часто регистрируются заболевания, возникающие под воздействием условно-патогенных микроорганизмов, например аэромоноз и псевдомоноз, входящий в

состав естественной микрофлоры воды. Патогенез этих развивающихся болезней на фоне снижения общей резистентности организма рыб имеет выраженную стадийность. Начиная с остро протекающие болезни, переходят в хронические генерализованные формы, впоследствии ведущих к гибели рыб, что наносит осетроводческим предприятиям значительный экономический урон [5-10].

Следовательно, возрастает роль изучения микробной структуры условно-здоровых осетров и объектов системы УЗВ и проведения постоянного микробиологического мониторинга не только классическими методами, но совершенно новым подходам, таким как детальное изучение структурных особенностей сообщества микроорганизмов в УЗВ с использованием современных молекулярных методов. Гипотезу «Everything is everywhere the environment selects» применительно к проблеме микробиологического мониторинга и прогнозирования физиологического состояния осетровых видов рыб выращиваемых в УЗВ, можно переформулировать следующим образом: таксономическая структура совокупного микробного сообщества УЗВ является чрезвычайно чутким индии-катором к состоянию здоровья рыб. При этом даже самые незначительные изменения в структуре микробного сообщества, химических и физических показателей и т.д. немедленно отражаются на физиологическом статусе рыб [11-15].

Таким образом, изучение структуры микробного сообщества наиболее контактируемых участков тела и систем органов рыб (поверхность кожного покрова, органов дыхательной и пищеварительной системы) осетров, выращиваемых в УЗВ, позволяющее сделать выводы о возможных патологиях, явилась целью исследований, для достижения которой определены следующие задачи:

- Провести анализ нуклеотидной последовательности фрагментов микробиома осетровых рыб;

- Определить уровень разнообразия микробных сообществ;

- Оценить разнообразия между микробными сообществами методом кластерного анализа.

Материал и методы. Научно-исследо-вательская работа была выполнена в

комплексе аквакультуры Западно-Казахстанского аграрно-технического университета имени Жангир хана. Объектом для исследований послужили по 5 условно-здоровых особей шипа (Acipenser nudiventris) 4-5-летнего возраста из двух посадочных бассейнов. Для взятия экспертизного материала выбран способ прижизненного отбора биологических образцов, без использования методики декапитации. В качестве исходного материала для исследований использованы кусочки плавников, фрагменты жаберных лепестков и содержимое кишечника шипа из двух посадочных бассейнов.

Выделение ДНК образцов проводилась согласно инструкции производителя набора (MACHEREY-NAGEL NucleoSpin Soil) компании MACHEREY-NAGEL (Германия). Ампликонные библиотеки на вариабельный участок гена 16SpPHKv3-v4

(GTGCCAGCMGCCGCGGTAA /

GGACTACVSGGGTATCTAAT) получены с помощью универсальных праймеров F515/R806. Анализ нуклеотидной последовательности фрагментов проводили по технологии компании Illumina на приборе «Illumina MiSeq» (США) с использованием набора реактивов MiSeq® ReagentKit v3 (600 cycle) с двусторнним чтением (2*300 н). Обработку полученных последовательностей проводили с помощью ПО Illumina, пакета «Trimmomatic» (Böiger et al., 2014) и пакета QIIME. Уровень разнообразия сообществ оценивался по следующим экологическим показателям: коэффициент Симпсона (eveness), характеризующий выравненность сообщества, коэффициент Chao (richness), отражающий видовое богатство и коэффициент Шеннона, являющийся промежуточным показателем.

Результаты исследований. Таксономический анализ полученных библиотек установило наличие 423 таксономических единиц (OTE), наиболее многочисленными, из которых для микробиома органов дыхательной системы оказались представители групп Eubacteriales, Coccales, Actinomycetales, Spirilla. Представители группы Eubacteriales, Coccales, Spirilla, а так же неатрибутирован-ных микроорганизмов преобладают в микро-биоме, характерном для поверхности кожи осетров. Структуру кишечной микрофлоры составляют прокариоты из групп

Eubacteriales Coccales, Mycobacteriales. неидентифицированных микроорганизмов.

Также заметную долю составляет группа

Таблица 1 - Значения коэффициентов Симпсона, Шеннона и Chao по образцам

Таксономическ ая группа Наименование образцов Коэффициент Симпсона Коэффициент Шеннона Коэффициент Chao

Сообщества кишечного микробиома ЗА1 0,82 2,05 85,00

ЗА2 0,85 2,37 95,00

ЗАЗ 0,85 2,30 105,00

ЗА4 0,86 2,43 101,00

ЗА5 0,84 2,52 157,00

6А1 0,85 2,31 73,00

6А2 0,83 2,21 90,00

6АЗ 0,79 2,11 110,00

6А4 0,85 2,45 132,00

6А5 0,86 2,34 85,00

Сообщества поверхности жабр 3J1 0,82 2,70 178,00

3J2 0,95 3,69 173,00

3J3 0,84 2,67 136,00

3J4 0,85 2,80 154,00

3J5 0,93 3,41 175,00

6J1 0,97 3,94 109,00

6J2 0,94 3,73 191,00

6J3 0,87 3,13 189,00

6J4 0,90 3,37 182,00

6J5 0,71 2,36 187,00

Сообщества кожного покрова ЗР1 0,94 3,24 148,00

ЗР2 0,91 3,07 140,00

ЗРЗ 0,90 2,85 181,00

ЗР4 0,90 2,87 159,00

ЗР5 0,88 2,93 152,00

6Р1 0,92 3,46 97,00

6Р2 0,91 3,14 197,00

6РЗ 0,92 3,30 168,00

6Р4 0,80 2,29 150,00

6Р5 0,91 3,18 138,00

Уровень разнообразия сообществ оценивался по следующим экологическим показателям: коэффициент Симпсона (eveness), характеризующий выравненность сообщества, коэффициент Chao (richness), отражающий видовое богатство и коэффициент Шеннона, являющийся промежуточным показателем. Самые высокие значения по всем трем оценкам характерны для сообществ, полученных с поверхности жабр. Наиболее низкие показатели наблюдаются в сообществах, полученных с кишечных соско-бов (табл. 1). Для оценки разнообразия

между сообществами (Бета-разнообразие) был проведен кластерный анализ. При использовани меры сходства между сообществами по Дайсу, учитывающему только присутствие или отсутствие таксона, все образцы разделились на группы в зависимости от происхождения. В соответствии с алгоритмом Брея-Кертиса, оценивающего не только присутствие таксона, но и его долю в сообществе, образцы плавниковой и кишечной микробиомов выделились в две отдельные группы, в то время как жаберная была

некоторым образом диспергирована между кишечным и плавниковым клас-терами. Это, скорее всего, свидетельствует о том, что микробном жабр является наиболее подверженным внешним воздействиям, причиной чего может быть более низкий «иммунитет» жабер к заселению таксонами из окружающей среды. При выполнении кластерного анализа с использованием метода главных компонент (РСА, эсайет-рЫ), вполне очевидны следующий тренд: наибольшими различиями между бассейнами обладают кишечные микробиомы, а наименьшими - микробиомы поверхности плавников (рис. 1), т.е. степень влияния бассейна на выражденность различий между микробиомами возрастает в следующем

ряду: плавниковые - жаберные - кишечные сообщества. Плавниковые микробиомы в наименьшей степени зависят от условий окружающей среды. Остается открытым и не вплоне ясным вопрос о причинах выраженных различий кишечных микробиомов между бассейнами: эта причина не связана с видом рыб (он один и тот же), не связана с диетой (она идентичная). Единственное предпо-ложение, которое может быть выдвинуто на данном этапе - специфика «усредненной» физиологии популяции каждого из бассейнов. Другие возможные причины станут ясны в следующем году исследований, когда основным объектом станут водные микробиомы, включая осадки, фильтраты и биофильтры.

Component 1

Рисунок 1 - Различия сообществ в образцах из разных бассейнов. Голубой и синий цвет соответствует микробиомам поверности плавников, розовый и красный - микробиомам жабр, салатовый и зеленый - кишечным микробиомам для бассейнов №3 и №6 соответственно

Выявление таксонов, отражающих специфику микробиомов каждого типа (плавникового, жаберного, кишечного) проводилось при сравнении плавникового микробиома с кишечным, плавникового с жаберным и жаберного с кишечным. При этом выявлялись: таксоны, изменяющие свою численность при сопоставлении сообществ в 10 или более раз; таксоны, в наибольшей степени, изменяющие свою долю; таксоны, сохраняющие свою численность почти неизменной; количество таксонов, общее для обоих микробиомов в

сопоставляемой паре; вклад многочисленных таксонов с долей в сообществе более 0,1% в каждую из выявленных категорий. При сравнении плавниковых и кишечных микробиомов (Р/А) было выявлено 252 общих таксона. При переходе от сообщества, характерного для поверхности плавников, к сообществу из прямой кишки, 21 таксон показал сокращение своей численности более чем в 10 раз. Это представители групп Mycobacteriales, Eubacteriales, Coccales, Bacillus и др.; не атрибутированные представители порядков BacteroidaJ.es,

Clostridiales и Lactobacillales, класса Bacilli, a также неидентифицированные организмы из царства Bacteria. При этом в микробиоме с поверхности плавников представители порядка Bacteroidales сократили свою численность примерно в 700 раз, а в число преобладающих в сообществе таксонов входят группы Соссасеае, доля которых снижается в 13 и 60 раз соответственно по сравнению с кишечным микробиомом. Численность 15 таксономических единиц остается примерно на одном уровне и среди них не наблюдается групп бактерий, доминирующих в сообществе. Увеличением своей доли в кишечном микробиоме по сравнению с плавниковым характеризуется 84 таксона. К ним относятся: представители групп Alteromonadales, Burkholderial.es и др.; неидентифицированные представители порядков Rhizobiales, Acidimicrobial.es, Sphingomonadal.es,

Biirkholderial.es, Bacillales, Alteromonadales, Gemmatimonadales, Acidithiobacillales,

SolirubrobacteraI.es, Sphingobacterial.es,

WD2101, MIZ46, N1423WL, DS-18, CCU21, NBl-j, 0319-7L14, SBR1031; представители классов Acidobacteria, Chloracidobacteria, Gammaproteobacteria, Anaerolineae, TM7-3, S085, ML635J-21, Gitt-GS-136, Gemrn-1, OPB56; прокариоты, относящиеся к филе FBP.

Представители класса ОРВ56 увеличили свою долю в сообществе примерно в 670 раз.

Для микробиомов плавников и жабр (P/J) общими оказались 351 таксон. Уменьшение численности при переходе от плавникового микробиома к жаберному наблюдается у 30 групп. Это представители групп Thiotrichales, Lactobacillales,

Acidithiobacillales и др.; прокариоты идентифицированные как представители филы Chloroflexi. В 83 раза снижается численность бактерий из семейства Caldilineaceae, а также в 12 раз уменьшилась доля семейства Streptococcaceae, которое является одним из многочисленных таксонов в плавниковом микробиоме. Заметных сдвигов в численности не наблюдается для 51 таксона, один из которых составляет заметную часть в структуре обоих сообществ. Увеличение доли таксона при переходе от микробиома плавников к жаберному в значительной степени наблюдается только у 7 таксонов, среди них: микробы представители

группы Actinomycetal.es и фила FBP. Изменение численности менее значительное, чем при сравнении «поверхностных» микробиомов с кишечным - самое заметное увеличение доли наблюдается для семейства Piscirickettsiaceae (в 26 раз).

Как и в случае с плавниковым микробиомом, количество общих таксонов у жаберного и кишечного микробиома составляет 252 OTE. При переходе от микробного сообщества поверхности жабр к кишечному микробному (J/A) значимое уменьшение доли в сообществе наблюдается у 8 таксономических групп. В их число входят представители групп Coriobacterial.es, Lactobacillales, Bacteroidales и др., бактерии, принадлежащие к порядкам Bacteroidales и Lactobacillales и не атрибутированные представители царства Bacteria. При этом наибольший сдвиг наблюдается в численности представителей семейства Coriobacteriaceae (уменьшение численности в кишечном микробиоме по сравнению с жаберным в 133 раза) В 14 раз снижается доля представителей семейства Fusobacteriaceae, которое в кишечном микробиоме является довольно многочисленным. У 17 таксономических групп не наб-людается заметного изменения в численности, причем среди них присутствует таксон, составляющий ощутимую долю в сообществе. Увеличение своей численности в микробиоме жабр по сравнению с кишечным более, чем в 10 раз, продемонстрировал 101 таксон. К ним относятся микробы порядка Eubacterial.es; не идентифицированные представители классов ТМ7-1, SJA-4, Е11ш6529, ML635J-21, CWamydiia, ОРВ56 и организмы, относящиеся к филе Chloroflexi. Для многих таксонов отмечается сильное увеличение численности в микробиоме жабр, по сравнению с кишечным микробиомом: неидентифицированные представители класса ОРВ56 увеличили свою долю в сообществе примерно в 1300 раз, 19 таксонов показывают увеличение своей численности более чем в 100 раз. Для сравнения, при переходе от кишечного микробиома к плавниковому, только для 8 OTE было характерно такое повышение доли в составе сообщества.

Перечисленные таксоны являются отличительной чертой кишечных, жаберных и плавниковых микробиомов. Важно отметить, что большинство из этих таксонов не

является доминантным по численности. В дальнейшем при сопоставлении полученных данных с данными анализа микробиомов воды и биофильтров будет выяснено предположительное происхождение этих таксонов и выяснены перспективы использования этих данных для организации микробиологического мониторинга аквакуль-тур. Общая картина показывает, что микро-биомы, полученные с поверхностных органов рыб в большей степени сходны между собой и в меньшей степени - с кишечным микробиомом. При сравнении представленности основных OTE в различных типах образцов, также становится, очевидно, что для жаберных и плавниковых микробиомов характерно более выровненное распределение таксонов по всей выборке, в то время как кишечный микробном демонстрирует большую специфичность таксономического состава.

Заключение. В ходе проведенных исследований выявлено, что уровень разнообразия по коэффициентам Симпсона

(eveness), характеризующий выравненность сообщества, коэффициент Chao (richness), отражающий видовое богатство и коэффициент Шеннона, являющийся промежуточным показателем, самые высокие значения характерны для сообществ, полученных с поверхности жабр. Наибольшими различиями по уровню разнообразия микробиома между бассейнами обладают кишечные микробиомы, а наименьшими - микробиомы поверхности плавников, т.е. степень влияния бассейна на выражденность различий между микробиомами возрастает в следующем ряду: плавниковые - жаберные - кишечные сообщества. Плавниковые микробиомы в наименьшей степени зависят от условий окружающей среды. Следовательно, учетом данных полученных при метагеномном анализе естественной микробиомы осетров позволяет оценить уровень риска возникновения инфекционной патологии, вызываемые условно-патогенной микрофлорой и позволяет разработать и корректировать лечебно-профилактические мероприятия.

Литература

1. Борисова, М.Н. Болезни рыб. Обзор эпизоотической ситуации за 2006 год / М.Н. Борисова, Т.Д. Пичугина, Е.А. Завьялова, А.Е. Дрошнев, С.А. Коломыцев // Ветеринарная жизнь. -2007. -№ 14. -С. 2-3.

2. Казимирченко, О.В. Некоторые особенности функционирования микробных сообществ при выращивании рыбы в УЗВ / О.В. Казимирченко, М.Ю. Котлярук // Расширенные материалы IV Международной конференции «Проблемы патологии, иммунологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов», - М: Борок, 2015. - С. 526-529.

3. Сергалиев, Н.Х. Значение изучения естественной микрофлоры участков системы УЗВ и культивируемых в них осетровых рыб / Н.Х. Сергалиев, М.Г. Какишев, Н.С. Гинаятов // Наука и образование. - 2018.-№ 3 (52). - С. 167-172.

4. Bore, Е.К. Microbial metabolism in soul at subzero temperatures: adaptation mechanisms revealed by position-specific (13) С labeling / E.K. Bore, C. Apostel, S. Halicki, Y.Kuzyakov, M.A. Dippold // Frontiers in Microbiology. - 2017. - Vol. 8. - P. 1-10.

5. Hua Y.P., Wang D., A review of sturgeon virosis, J. For. Res. 16 (2005). - P. 79-82.

6. Khan, M.A. Aquaculture as a food production system: a review / M.A. Khan, S. Khan. K. Miyan // Biology and Medicine. - 2011. - № 3 - P. 291-302.

7. Levy, S.B. Antibacterial resistance of cultured marine fish / S B. Levy, B.A. Marshall // Nat. Med - 2004, - Vol. 10 (Suppl. 1, 2). - P. 122-129.

8. Mustafa, T. Identification of bacterial pathogens and determination of their antibacterial resistance profiles in some cultured fish in Turkey / T Mustafa, A. Huseyin // J Vet. Res - 2016 - Vol. 60.- P. 141-146.

9. Parks, D .H. CheckM: assessing the quality of microbial genomes recovered from isolates, single cells, and metagenomes / D.H. Parks, M. Imelfort, C.T. Skennerton, P. Hugenholtz, G.W.Tyson // Genome Res. - 2015 - Vol. 25(7). - P. 1043-1055.

10. Plumb J.A., Hanson L.A. Health maintance and princibal microbial diseases of cultured fish. Third ed. Wiley-Blackwell, Iowa, USA, 2011. - 244 p.

11. Pratte, Z.A. The Gills of Reef Fish Support a Distinct Microbiome Influenced by Host-Specific Factors/Z.A.Pratte, M.Besson, R.D.Hollman //Microbial Ecology. - 2018. - Vol. 84. - P. 1-15.

12. Reinartz, R. Sturgeons are more than caviar: A plea for the revival of sturgeons in the Danube River / R. Reinartz, J. Bloesch, T. Ring, H. Stein // Large Rivers. - 2003. - Vol. 14. - P. 3-4.

13. Tacon, A.G. Use of fishery resources as feed inputs to aquaculture development: trends and policy implications / A.G. Tacon, M.R. Hasan, R.P. Subashinge // FAO Fisheries Circular. - 2006. - N. 1018.-P. 99-110.

14. Tatsuya, K. Histopathological Features of Ayu Plecoglossus altivelis Experimentally Infected with Pseudomonas plecoglossicida /K.Tatsuya, I. Makoto //Fish Pathology. - 2006. - Vol. 41 (3). - P. 91-97.

15. Schmidt, V.T. Amaral-Zettler L.A. Community assembly of a euryhaline fish microbiome during salinity acclimation / V.T. Schmidt, K.F. Smith, D.W. Melvin // Microbial Ecology. - 2015. - Vol. 24(10).-P. 2537-2550.

APPLICATION OF METHODS METAGENOMIC IN ASSESSING THE DIVERSITY OF THE MICROBIOME STURGEON REARED IN RAS

Sergaliev N.H. - Candidate of Biology Sciences, rector, 1 Kakishcv M.G. - PhD, 'Ginayatov N.S. - Candidate of Veterinary Sciences

West Kazakhstan state university named after M. Utemisov, (090000, Uralsk, 162 Nursultan Nazarbayev Ave.)

1 West Kazakhstan agrarian technical university named Zhangir khan

(090009, Uralsk, Zhangir Khan st. 51)

To determine the structure of the natural microbiome sturgeon grown in conditions of recirculation aquaculture systems (RAS) we studied the samples with the contacted body areas and organ systems of fish (the surface of the skin, respiratory and digestive system of fish). As source material used for research was taken from ten healthy individuals of the fish fin pieces, fragments of gill filaments and intestinal contents of the spike of two landing pools. For the study of the metagenome of sturgeon was carried out: isolation of DNA samples in accordance with the instructions of the manufacturer of the kits; analysis of the nucleotide sequence of fragments and processing of the obtained sequences was carried out using conventional methods. The level of community diversity was assessed by the following environmental indicators: Simpson (eveness), Chao (richness) and Shannon coefficients. A cluster analysis was conducted to assess diversity between communities (Beta diversity). When using a measure of similarity between communities by Dice, taking into account only the presence or absence of a taxon. Based on the results of the studies, it was found that the highest values for all three estimates are characteristic of communities obtained from the surface of the gills, the lowest rates are observed in communities obtained from intestinal scrapes. The results of cluster analysis using the main component method indicate the greatest differences between intestinal microbiomes pools, and the smallest - the microbiomes of the fin surface. So the degree of influence of the basin on vyrozhdennoi differences between the microbiomes increases in the following row: fin - Gill - intestinal community. The overall picture shows that the microbiomes obtained from the surface organs of fish are more similar to each other and to a lesser extent - with the intestinal microbiome.

Keywords: sturgeon, microbiome, diversity, metagenomics, installation of closed water supply. References

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Borisova, M.N. Fish disease. Epizootic situation review for 2006 / M.N. Borisova, T.D. Pichugina, E.A. Zavyalova, A.E. Droshnev, S.A. Kolomytsev // Veterinary life. - 2007. - No. 14. - S. 2-3

2. Kazimirchenko, O.V. Some features of the functioning of microbial communities during fish rearing in UZV / O.V. Kazimirchenko, M.Yu. Kotlyaruk // Expanded materials of the IV International Conference "Problems of Pathology, Immunology and Health Protection of Fish and Other Hydrobionts", - M: Borok, 2015. - P. 526-529.

3. Sergaliev, N.Kh. The value of studying the natural microflora of sections of the ultrasound system and sturgeon fish cultivated in them / N.Kh. Sergaliev, M.G. Kakishev, N.S. Ginayatov // Science and education. - 2018. - No. 3 (52). - S. 167-172.

4. Bore, E.K. Microbial metabolism in soul at subzero temperatures: adaptation mechanisms revealed by position-specific (13) С labeling / E.K. Bore, C. Apostel, S. Halicki, Y. Kuzyakov, M.A. Dippold // Frontiers in Microbiology. - 2017. - Vol. 8. - P. 1-10.

5. Hua Y. P., Wang D., A review of sturgeon virosis, J. For. Res. 16 (2005). - P. 79-82.

6. Khan, M.A. Aquaculture as a food production system: a review / M.A. Khan, S. Khan, K. Miyan // Biology and Medicine. - 2011. - No. 3. - P. 291-302.

7. Levy, S.B. Antibacterial resistance of cultured marine fish / S.B. Levy, В A. Marshall // Nat. Med. - 2004, - Vol. 10 (Suppl. 1, 2). - R. 122-129.

8. Mustafa, T. Identification of bacterial pathogens and determination of their antibacterial resistance profiles in some cultured fish in Turkey / T. Mustafa, A. Huseyin // J Vet. Res. - 2016. - Vol. 60. -R. 141-146.

9. Parks, D.H. CheckM: assessing the quality of microbial genomes recovered from isolates, single cells, and metagenomes / D.H. Parks, M. Imelfort, C.T. Skennerton, P. Hugenholtz, G.W. Tyson // Genome Res. - 2015.-Vol. 25 (7). - R. 1043-1055.

10.Plumb J.A., Hanson L.A. Health maintance and princibal microbial diseases of cultured fish. Third ed. Wiley-Blackwell, Iowa, USA, 2011. - 244 p.

11. Pratte, Z.A. The Gills of Reef Fish Support a Distinct Microbiome Influenced by Host-Specific Factors / Z.A. Pratte, M. Besson, R. D. Holman // Microbial Ecology. - 2018,- Vol. 84. - P, 1-15.

12. Reinartz, R. Sturgeons are more than caviar: A plea for the revival of sturgeons in the Danube River / R. Reinartz, J. Bloesch, T. Ring, H. Stein // Large Rivers. - 2003. - Vol. 14. - P. 3-4.

13. Tacon, A.G. Use of fishery resources as feed inputs to aquaculture development: trends and policy implications / A.G. Tacon, M.R. Hasan, R.P. Subashinge // FAO Fisheries Circular. - 2006 - N. 1018"-P. 99-110.

14. Tatsuya, K. Histopathological Features of Ayu Plecoglossus altivelis Experimentally Infected with Pseudomonas plecoglossicida / K. Tatsuya, I. Makoto // Fish Pathology. - 2006. - Vol. 41 (3). - P. 91-97.

15. Schmidt, V.T. Amaral-Zettler L.A. Community assembly of a euryhaline fish microbiome during salinity acclimation / V.T. Schmidt, K.F. Smith, D.W. Melvin // Microbial Ecology. - 2015. - Vol. 24 (10). -P. 2537-2550.

УДК 619:616.1/ 8:636.98 DOI 10.33632/1998-698X.2019-5-45-53

НОЗОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ НЕЗАРАЗНЫХ БОЛЕЗНЕЙ ДИКИХ ЖИВОТНЫХ В УСЛОВИЯХ ЗООПАРКА

Степанова М.В. - кандидат биологических наук, Тимаков А.В. - кандидат ветеринарных наук, доцент, Ярлыков Н.Г. - кандидат сельскохозяйственных наук

ФГБОУ ВО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия» (150042, г. Ярославль, Тутаевское шоссе, д. 58, e-mail: [email protected])

Анализ распространения незаразных заболеваний у диких, экзотических и декоративных животных, содержащихся в зоопарке показал, что они наносят серьезный урон коллекциям зоологических учреждений. Данные для ретроспективного анализа заболеваемости были получены в период с 2015 по 2018 год. Клиническому осмотру подвергались ежегодно 2678-3462 особи, принадлежащие к 386-468 видам животных. На основании анализа первичной документации, анамнеза, клинического осмотра установлены наиболее часто встречающиеся заболевания незаразного этиологии, составлена линейно-радиальная схема - модель нозологического профиля незаразных болезнегО экзотических, диких и декоративных животных, содержащихся в условиях неволи. В период исследований за 2015-2018 года было установлено, что до 12,8 % животных от общего количества поголовья подверглись заболеваниям, рост

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.