Влияние Lacticaseibacillus paracasei и Enterococcus faeciumна микробное сообщество и метаболический потенциал силоса бобово-злаковых культур

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Силос используется в качестве основного кормового компонента во всем мире. Молочнокислые бактерии (МЛБ) играют ключевую роль в производстве силоса из бобовых, зерновых и других растений, снижая pH за счет продукции различных органических кислот во время силосования. Это подавляет рост нежелательных бактерий, которые ухудшают качество и срок хранения инокулированного продукта. Целью исследования являлось определение влияния раздельного и совместного добавления Lacticaseibacillus paracasei и Enterococcus faecium на состав бактериального сообщества и метаболические пути силоса бобово-злаковых культур после 30 дней ферментации. Было проведено модельное силосование бобово-злаковых культур первого укоса в Ленинградской области на фазе выхода в трубку. В процессе силосования были сформированы три экспериментальные группы с разными бактериальными штаммами: LE (L. paracasei + E. faecium), LP (L. paracasei) и EF (E. faecium). Микроорганизмы в силосе анализировали на 0 и 30 день силосования с помощью высокопроизводительного секвенирования на платформе Illumina MiSeq. ДНК микробного сообщества выделяли, амплифицировали, секвенировали и обрабатывали с последующим прогнозированием обилия функциональных метаболических путей на основе последовательностей маркерного гена 16S рРНК с использованием базы данных MetaCyc. До силосования роды МЛБ были представлены в меньшинстве, однако после 30 дней ферментации доминирующее положение заняли Weissella, Lactobacillus и Pediococcus. Группа LE продемонстрировала наиболее желательный состав бактерий и метаболических путей. Группа LP также показала хорошие результаты. Группа EF характеризовалась наличием нежелательных бактерий и метаболитов, что указывает на наихудшее качество брожения. Полученные результаты выявили значимые различия в прогнозируемом метаболизме углеводов и биогенных аминов между экспериментальными группами. Насколько нам известно, данные о динамике сукцессии бактериального сообщества и метаболических путей силоса, приготовленного с использованием L. paracasei и E. faecium, представлены в литературе крайне ограниченно.

Об авторах

София Джулия Галлегос

Национальный исследовательский университет ИТМО

Автор, ответственный за переписку.
Email: gallegos_sophia@outlook.com
ORCID iD: 0009-0004-9981-3016

студент бакалавриата факультета биотехнологии

Российская Федерация, 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, лит. А

Екатерина Сергеевна Пономарева

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: ololoven@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4336-8273
SPIN-код: 4260-6755

инженер Передовой инженерной школы интердисциплинарного инжиниринга

Российская Федерация, 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49, лит. А

Лариса Александровна Ильина

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

Email: ilina@biotrof.ru
ORCID iD: 0000-0003-2789-4844
SPIN-код: 5826-7525

доктор биологических наук, профессор кафедры крупного животноводства

Российская Федерация, 196601, г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, д. 2, лит. А

Список литературы

  1. Soundharrajan I, Jung JS, Muthusamy K, Lee BH, Park HS, Sivanesan R, et al. Effects of different lactic acid bacteria in single or mixed form on the fermentative parameters and nutrient contents of early heading triticale silage for livestock. Foods. 2023;12(23):4296. doi: org/10.3390/foods12234296 EDN: YFNUKN
  2. Guo X, Xu D, Li F, Bai J, Su R. Current approaches on the roles of lactic acid bacteria in crop silage. Microbial Biotechnology. 2022;16(1):67-87. doi: 10.1111/1751-7915.14184 EDN: TALGWZ
  3. Shen Y, Wang K, Xiong B, Xue F, Kang Y, Liu S, et al. Assessing the fermentation quality, bacterial composition and ruminal degradability of Caragana korshinskii ensiled with oat grass. Fermentation. 2025;11(7):420. doi: 10.3390/fermentation11070420 EDN: ZZWWQS
  4. Yuan X, Dong Z, Li J, Shao T. Microbial community dynamics and their contributions to organic acid production during the early stage of the ensiling of Napier grass (Pennisetum purpureum). Grass and Forage Science. 2019;75(1):37-44. doi: 10.1111/gfs.12455
  5. Oliveira AS, Weinberg ZG, Ogunade IM, Cervantes AAP, Arriola KG, Jiang Y, et al. Meta-analysis of effects of inoculation with homofermentative and facultative heterofermentative lactic acid bacteria on silage fermentation, aerobic stability, and the performance of dairy cows. Journal of Dairy Science. 2017;100(6):4587-603. doi: 10.3168/jds.2016-11815
  6. Zhao X, Sun Y, Chang Z, Yao B, Han Z, Wang T, et al. Innovative lactic acid production techniques driving advances in silage fermentation. Fermentation. 2024;10(10):533. doi: 10.3390/fermentation10100533 EDN: OPXAOJ
  7. Jin S, Tahir M, Huang F, Wang T, Li H, Shi W, et al. Fermentation quality, amino acids profile, and microbial communities of whole-plant soybean silage in response to Lactiplantibacillus plantarum B90 alone or in combination with functional microbes. Frontiers in Microbiology. 2024;15:1458287. doi: 10.3389/fmicb.2024.1458287 EDN: EWWQYI
  8. Xu D, Wang N, Rinne M, Ke W, Weinberg ZG, Da M, et al. The bacterial community and metabolome dynamics and their interactions modulate fermentation process of whole crop corn silage prepared with or without inoculants. Microbial Biotechnology. 2020;14(2):561-576. doi: 10.1111/1751-7915.13623 EDN: VKQMMO
  9. Muck RE, Nadeau EMG, McAllister TA, Contreras-Govea FE, Santos MC, Kung L. Silage review: Recent advances and future uses of silage additives. Journal of Dairy Science. 2018;101(5):3980-4000. doi: 10.3168/jds.2017-13839
  10. Bai J, Ding Z, Ke W, Xu D, Wang M, Huang W, et al. Different lactic acid bacteria and their combinations regulated the fermentation process of ensiled alfalfa: ensiling characteristics, dynamics of bacterial community and their functional shifts. Microbial Biotechnology. 2021;14(3):1171-1182. doi: 10.1111/1751-7915.13785 EDN: NKLMRN
  11. Caspi R, Billington R, Keseler IM, Kothari A, Krummenacker M, Midford PE, et al. The MetaCyc database of metabolic pathways and enzymes - a 2019 update. Nucleic Acids Research. 2020;48(D1):D445-D453. doi: 10.1093/nar/gkz862 EDN: ZBJXCV
  12. Sun L, Bai C, Xu H, Na N, Jiang Y, Yin G, et al. Succession of bacterial community during the initial aerobic, intense fermentation, and stable phases of whole-plant corn silages treated with lactic acid bacteria suspensions prepared from other silages. Frontiers in Microbiology. 2021;12:655095. doi: 10.3389/fmicb.2021.655095 EDN: MOIQBW
  13. Na N, Qili M, Wu N, Sun L, Xu H, Zhao Y, et al. Bacterial community and fermentation quality of ensiling alfalfa with commercial lactic acid bacterial additives. Frontiers in Microbiology. 2022;13:836899. doi: 10.3389/fmicb.2022.836899 EDN: SVAUDC
  14. Franco M, Tapio I, Pirttiniemi J, Stefański T, Jalava T, Huuskonen A, et al. Fermentation quality and bacterial ecology of grass silage modulated by additive treatments, extent of compaction and soil contamination. Fermentation. 2022;8(4):156. doi: 10.3390/fermentation8040156 EDN: CSAKWD
  15. Li P, Zhang Y, Gou W, Cheng Q, Bai S, Cai Y. Silage fermentation and bacterial community of bur clover, annual ryegrass and their mixtures prepared with microbial inoculant and chemical additive. Animal Feed Science and Technology. 2019;247:285-293. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2018.11.009
  16. Yuan X, Sun L. Silage safety. In: Cultural history and modern production technology of silage. Singapore: Springer Nature Singapore; 2025. p.145-165. doi: 10.1007/978-981-96-5787-2_10
  17. Wróbel B, Nowak J, Fabiszewska A, Paszkiewicz-Jasińska A, Przystupa W. Dry matter losses in silages resulting from epiphytic microbiota activity - a comprehensive study. Agronomy. 2023;13(2):450. doi: 10.3390/agronomy13020450 EDN: YDCVEH
  18. Huang Y, Jia T. Effects of lactic acid bacterial and chemical additives on the quality and biogenic amine production of oat silage at low temperature. Frontiers in Sustainable Food Systems. 2025;9:1499741. doi: 10.3389/fsufs.2025.1499741 EDN: ZSDGLJ
  19. Krížek M. Biogenic amines in silage. 1. The occurrence of biogenic amines in silage. Archiv für Tierernaehrung. 1993;43(2):169-177. doi: 10.1080/17450399309386032
  20. Wang C, Sun L, Xu H, Na N, Yin G, Liu S, et al. Microbial communities, metabolites, fermentation quality and aerobic stability of whole-plant corn silage collected from family farms in desert steppe of North China. Processes. 2021;9(5):784. doi: 10.3390/pr9050784 EDN: FWHEGT
  21. Ma Z, Wu C, Zhu L, Chang R, Ma W, Deng Y, et al. Bioactivity profiling of the extremolyte ectoine as a promising protectant and its heterologous production. 3 Biotech. 2022;12(12):331. doi: 10.1007/s13205-022-03370-5 EDN: DJSEEL
  22. Huang Z, Wang M, Ke W, Guo X. Screening of high 1,2-propanediol production by Lactobacillus buchneri strains and their effects on fermentation characteristics and aerobic stability of whole-plant corn silage. Agriculture. 2021;11(7):590. doi: 10.3390/agriculture11070590 EDN: QBKHDI
  23. Okoye CO, Wang Y, Gao L, Wu Y, Li X, Sun J, et al. The performance of lactic acid bacteria in silage production: A review of modern biotechnology for silage improvement. Microbiological Research. 2023;266:127212. doi: 10.1016/j.micres.2022.127212 EDN: YSRJLV
  24. Keshri J, Chen Y, Pinto R, Kroupitski Y, Weinberg ZG, Sela Saldinger S. Bacterial dynamics of wheat silage. Frontiers in Microbiology. 2019;10:1532. doi: 10.3389/fmicb.2019.01532

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Галлегос С.Д., Пономарева Е.С., Ильина Л.А., 2026

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.