Molecular analysis of a consortium of ruminal microbes that detoxify pyrrolizidine alkaloids

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Members of a consortium of bacteria, isolated from the rumen of sheep, that degrades pyrrolizidine alkaloids (PAs) found in tansy ragwort (Senecio jacobaea) were characterized. An enrichment of ruminal bacteria was isolated from a sample of ruminal fluid using standard anaerobic techniques. The PA degradative capacity of the enrichment was tested by spiking purified PA extract from tansy ragwort. Length heterogeneity analysis by PCR (LH-PCR) and restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis was used to identify members of the consortium. Phylogenetic analysis of the 16S rDNA gene revealed differing results based on the molecular method used. LH-PCR identified 7 different organisms in 3 groups while RFLP identified 6 organisms with differing banding patterns in 5 groups. After the phylogenetic analyses of both methods were combined, the combined isolates represented 6 groups. The majority of the members of this consortium are <97.0% homologous with known bacteria, indicating this consortium may contain novel organisms able to detoxify PAs found in tansy ragwort. Further understanding of the metabolic pathways used by this consortium to degrade PAs could lead to the use of the consortium as a probiotic therapy for livestock and horses afflicted with tansy ragwort toxicosis.Key words: pyrrolizidine alkaloids, ruminal bacteria, tansy ragwort, RFLP, LH-PCR.

Nous avons caractérisé les membres d'un consortium de bactéries isolées du rumen de moutons qui dégradaient les alcaloïdes de pyrrolizidine (AP) retrouvés dans le séneçon jacobée (Senecio jacobaea). Un enrichissement de bactéries ruminales fut isolé d'un échantillon de fluide ruminal à l'aide de techniques anaérobies courantes. La capacité de dégradation des AP de l'enrichissement fut analysée en ensemençant des extraits de AP purifiée de séneçons jacobées. Des analyses de LH-PCR et de RFLP furent employés afin d'identifier les membres du consortium. L'analyse phylogénétique du gène de l'ADNr 16S a révélé des résultats variant selon la méthode moléculaire utilisée. Le LH-PCR a identifié 7 différents organismes dans 3 groupes alors que le RFLP a identifiés 6 organismes présentant des motifs de bandes différents placés dans 5 groupes. Après que les analyses phylogénétiques des deux méthodes furent mises en commun, les isolats combinés représentaient 6 groupes. La majorité des membres de ce consortium sont <97,0 % homologue à des bactéries connues, ce qui indique que ce consortium pourrait contenir de nouveaux organismes capables de détoxifier les AP retrouvés dans le séneçon jacobée. Une compréhension plus avancée des voies métaboliques utilisées par ce consortium pour dégrader les AP pourrait mener à l'utilisation du consortium dans une thérapie probiotique administrée au bétail et aux chevaux souffrant de toxicose au séneçon jacobée.Mots clés : Alcaloïdes de pyrrolizidine, bactéries ruminales, séneçon jacobée, RFLP, LH-PCR.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2005

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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