ИЗУЧЕНИЕ МЕТАГЕНОМА СПЕРМЫ БЫКОВ

Целью работы было получение информации о микробных сообществах спермы быков, используемой для искусственного осеменения. Исследования 10 образцов криоконсервированной спермы быков, полученной в отечественном племенном хозяйстве, и 24 импортированных спермодоз проводили с использованием технологии секвенирования нового поколения на платформе Illumina Miseq. Для биоинформатического анализа использовали пакет программ QIIME2. Полученные данные полногеномного секвенирования показали невысокий уровень биоразнообразия исследованных образцов. Определены значения индексов разнообразия для двух групп образцов: спермы отечественных и иностранных быков. Значение индекса Шеннона составило 1,40±0,12 и 1,30±0,08 для каждой группы образцов соответственно. Расчет t-критерия Стьюдента показал отсутствие статистически значимых различий параметров α-биоразнообразия между этими группами. В образцах выявлено до 19 известных типов бактерий, из них только Proteobacteria, Firmicutes, Fusobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria и Tenericutes присутствовали с частотой выше 5 %. В образцах спермы российских быков преобладали типы Fusobacteria и Firmicutes. В сперме иностранных быков преобладающим типом являлись Proteobacteria. Из детектированных в сперме 18 классов бактерий генетический материал 11 классов обнаружен хотя бы в одном из образцов с частотой, превышающей 5 %. В образцах российских быков выявлено до 13, а иностранных – до 15 родов бактерий с содержанием генетического материала выше 1 %. Преобладающим родом для образцов спермы отечественных быков был Fusobacterium, для иностранных – неидентифицированный род порядка Clostridiales. Отмечено присутствие в образцах представителей родов Campylobacter и Pseudomonas. Обсуждается возможная связь наличия определенных таксонов бактерий с морфофункциональными показателями качества спермы быков.

1. Culture-independent exploration of the teat apex microbiota of dairy cows reveals a wide bacterial species diversity / G. Braem, S. De Vliegher, B. Verbist [et al.] // Vet Microbiol. – 2012. – Jun 15, Vol. 157 (3-4). – P. 383–90. – DOI: 10.1016/j.vetmic.2011.12.031.

2. Metagenomic deep sequencing reveals association of microbiome signature with functional biases in bovine mastitis / M.N. Hoque, A. Istiaq, R.A. Clement [et al.] // Sci Rep. – 2019. – Vol. 9 (1). – P. 13536. – DOI: 10.1038/s41598-019-49468-4.

3. Whole rumen metagenome sequencing allows classifying and predicting feed efficiency and intake levels in cattle / B. Delgado, A. Bach, I. Guasch [et al.] // Sci Rep. – 2019. – Vol. 9. – P. 11–23. – https://doi.org/10.1038/s41598-018-36673-w.

4. Santos T.M, Bicalho R.C. Diversity and succession of bacterial communities in the uterine fluid of postpartum metritic, endometritic and healthy dairy cows // PLoS One. – 2012. – Vol. 7. – P. 53048.

5. Interrogating the bovine reproductive tract metagenomes using culture-independent approaches: a systematic review / C.T. Ong, C. Turni, P.J. Blackall [et al.] // Anim Microbiome. – 2021. – Jun 9, Vol. 3 (1). – P. 41. – DOI: 10.1186/s42523-021-00106-3.

6. Investigation of postpartum dairy cows' uterine microbial diversity using metagenomic pyrosequencing of the 16S rRNA gene / V.S. Machado, G. Oikonomou, M.L. Bicalho [et al.] // Vet Microbiol. – 2012. – Vol. 159. – P. 460–469.

7. Vaginal microbial communities from synchronized heifers and cows with reproductive disorders / C. Gonzalez Moreno, C Fontana., P.S. Cocconcelli [et al.] // J Appl Microbiol. – 2016. – Vol. 121. – P. 232–241.

8. The presence of bacteria species in semen and sperm quality / E. Moretti, S. Capitani, N. Figura [et al.] // J Assist Reprod Gen. – 2009. – Vol. 26. – P. 47–56.

9. Repression of common bull sperm flora and in vitro impairment of sperm motility with Pseudomonas aeruginosa introduced by contaminated lubricant / I. Smole, A. Thomann, J. Frey, V. Perreten // Reprod Domest Anim. – 2010. – Vol. 45. – P. 737–742.

10. Sperm Microbiota and Its Impact on Semen Parameters / D. Baud, C. Pattaroni, N. Vulliemoz [et al.] // Front Microbiol. – 2019. – Feb 12, Vol. 10. – P. 234.

11. Composition and diversity of the seminal microbiota in bulls and its association with semen parameters / J.H. Koziol, T. Sheets, C.L. Wickware, T.A. Johnson // Theriogenology. – 2022. – Apr 1, Vol. 182, P. 17–25.

12. Core Microbiome of Slovak Holstein Friesian Breeding Bulls' Semen / J. Medo, J. Žiarovská, M. Ďuračka [et al.] // Animals (Basel). – 2021. – Nov 22, Vol. 11 (11). – P. 3331.

13. A. Identification of Bull Semen Microbiome by 16S Sequencing and Possible Relationships with Fertility / Cojkic, A. Niazi, Y. Guo [et al.] // Microorganisms. – 2021. – Nov 25, Vol. 9 (12), P. 2431.

14. The Tanner M. Young Biodiversity Calculator [Электронный ресурс] – URL: https://www.alyoung.com/labs/biodiversity_calculator.html (дата обращения: 25.03.2022).

15. Bacterial communities in semen from men of infertile couples: metagenomic sequencing reveals relationships of seminal microbiota to semen quality / S.L. Weng, C.M. Chiu, F.M Lin. [et al.] // PLoS One. – 2014. – Oct 23, Vol. 9 (10). – P. 110152.

16. Pseudomonas mendocina Bacteremia: A Case Study and Review of Literature / M. Gani, S. Rao, M. Miller, S. Scoular // Am J Case Rep. – 2019. – Apr. 5, Vol. 20. – P. 453–458.

17. Федотова Т.А., Шестаков А.Г., Васильев Д.А. Изучение биологических свойств бактерий вида Pseudomonas stutzeri // Вестник Ульяновской ГСХА. – 2019. – № 3 (47). – C. 116–123.

18. Борунова С.М. Комплексная оценка морфофункциональных и микробиологических показателей половых клеток быков-производителей: дис. … д-ра биол. наук. – М., 2019. – 379 с.