[논문]계절에 따른 일반 농가와 복지 농가 육계의 맹장 내 미생물 균총에 미치는 영향

김준식; 박설화; 김민지; 심성훈; 강환구; 정진영

doi:10.5536/kjps.2024.51.2.73

[국내논문] 계절에 따른 일반 농가와 복지 농가 육계의 맹장 내 미생물 균총에 미치는 영향
Effects of Season Differences on the Cecal Microbiome of Broiler at Conventional Farms and Welfare System Farms

한국가금학회지 = Korean journal of poultry science, v.51 no.2, 2024년, pp.73 - 82

김준식 (국립축산과학원 동물영양생리과) , 박설화 (국립축산과학원 동물영양생리과) , 김민지 (국립축산과학원 동물영양생리과) , 심성훈 (국립축산과학원 동물영양생리과) , 강환구 (국립축산과학원 동물영양생리과) , 정진영 (국립축산과학원 동물영양생리과)

초록
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육계의 장내 미생물 균총은 전반적인 건강을 유지하고 사육 생산성에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 하지만 한국의 여름철 고온 환경과 밀집 사육 시스템은 육계에게 스트레스를 유발하여 장내 미생물 균총의 불균형을 유발할 수 있다. 이러한 배경으로 본 연구는 한국의 복지형 농가와 일반 농가에서 봄과 여름철 육계의 장내 미생물 균총을 비교분석하기 위해 수행되었다. 19일령 육계 총 31수를 공시하였으며, 봄철 일반농가(n = 8); 여름철 일반농가(n = 8); 봄철 복지농가(n = 7); 여름철 복지농가(n = 8)에 각각 할당되었다. 계절 간 일반 농가와 복지 농가 육계의 맹장내 미생물 조성 차이를 분석하기 위해 Beta diversity 분석을 수행하였으며, 일반 농가와 복지 농가 모두 맹장내 미생물 구성이 뚜렷한 차이를 보였다. 일반 농가에서 맹장내 미생물 균총 분포를 문 수준에서 분석한 결과, Bacteroidetes의 비율은 봄철이 여름철과 비교해 높은 풍부도를 보였다. 속 수준에서 분석한 결과, 봄철 육계는 Bacteroides와 Alistipes의 비율이 여름철과 비교해 높은 풍부도를 보였다. 복지 농가에서 맹장내 미생물 균총 분포를 문 수준에서 분석한 결과, 봄철과 여름철 모두에서 Firmicutes와 Bacteroidota가 우점하였다. 하지만, LEfSe 분석 결과, 미생물 균총 구성의 차이는 일반 농가와 비교해 상대적으로 적었다. 결론적으로 우리의 결과는 고온 스트레스가 육계의 맹장내 미생물 균총에 악영향을 줄 수 있지만, 주거 환경의 개선이 고온 스트레스의 영향을 완화시켜줄 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The gut microbiome of broilers is a critical factor in overall health and productivity. However, high summer temperatures and high stocking density (conventional farm condition) may cause stress to broilers, resulting in an imbalance in the gut microbiome. This study was conducted to compare the gut microbiome of broilers between spring and summer in welfare (Bosung, Jeollanam-do, South Korea) and conventional farms (Jangsu, Jeollabuk-do, South Korea). A total of 31 broilers were assigned to the following groups: conventional farm in spring (n = 8); conventional farm in summer (n = 8); welfare farm in spring (n = 7); welfare farm in summer (n = 8). Cecal digesta were collected from eight broilers from each farm, and microbiome analysis was performed using 16S rRNA gene sequencing. Beta diversity analysis indicated clear differences in cecal microbiome composition between spring and summerin both welfare and conventional farm. At the phylum level, analysis of conventional farm revealed a higher proportion of Bacteroidetes in spring than in summer. At the genus level, broilers exhibited a higher abundance of Bacteroides and Alistipesin spring compared to summer. In contrast, the difference in microbial flora composition observed in welfare farm was relatively small compared to conventional farm. In conclusion, the results of this study suggest that heat stress can negatively affect the caecum microbiome of broilers. However, improvements in the housing environment can mitigate the effects of heat stress.

Keyword

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Comparison of alpha diversities using ACE, Chao1, Shannon, and Simpson of the composition in the cecal microbiome of 19-day-old broilers between spring and summer groups. SP, spring; SU, summer.
그림 Fig. 2. Comparison of beta diversity of cecal microbiome composition in 19-day-old broilers between spring and summer groups. Principle Coordinate Analysis (PCoA) plots based on Jaccard distance were applied to (A) conventional farm and (B) welfare farm. SP, spring; SU, summer.
그림 Fig. 3. Comparison of the phylum (A) and genus (B) composition of the cecal microbiome of 19-day-old broilers on a conventional farm between the spring and summer groups. SP, spring; SU, summer.
그림 Fig. 4. The linear discriminant analysis (LDA) effect size (LEfSe) compares the cecal microbiome of 19-day-old broilers in the spring and summer groups at the conventional farm. The bar chart shows the LDA score of the microbiomes from phylum to genus level in the spring and summer groups. SP, spring; SU, summer.
그림 Fig. 5. Comparison of the phylum (A) and genus (B) composition of the cecal microbiome of 19-day-old welfare broilers between the spring and summer groups. SP, spring; SU, summer.
그림 Fig. 6. The linear discriminant analysis (LDA) effect size (LEfSe) compares the cecal microbiome of 19-day-old broilers in the spring and summer groups at the welfare farm. The bar chart shows the LDA score of the microbiomes from phylum to genus level in the spring and summer groups. SP, spring; SU, summer.

AI 본문요약
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제안 방법

계절 간 육계의 맹장 내 미생물 군집 풍부도 및 다양성 변화를 분석하기 위해 ACE, Chao1, Shannon 및 Simpson 지수를 사용하여 Alpha 다양성 분석을 실시하였다(Fig. 1).

대상 데이터

본 연구는 전라북도 장수군에 위치한 30만수 규모의 육계 평사 사육 일반 농가와 전라남도 보성에 위치한 18만수 규모의 동물복지 인증을 받은 농가를 선정하여 연구를 수행하였다.

성능/효과

1). 분석 결과, 봄과 여름철 계절 차이는 맹장 내 미생물 군집 풍부도 및 다양성에서 유의미한 차이를 보이지 않았다(Fig. 1).
결론적으로 본 연구에서 일반 농가에서 여름철 고온 환경은 맹장 내 미생물 균총 구성의 차이를 유발하였지만 육계 체내에서 건강과 성장에 유익한 역할을 하는 미생물의 풍부도를 감소시켰다. 하지만, 복지 농가에서 사육된 육계는 일반 농가와 비교하여 이러한 차이가 상대적으로 적었다.

후속연구

이러한 결과는 복지농가에서의 주거 환경 개선을 통한 스트레스 감소에 기인한 장내 미생물 균총 초기 정착에 영향을 받은 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구 결과는 육계 농가의 고온 스트레스 관리와 주거 환경 개선이 수반되어야 한다는 점을 시사한다. 하지만, 일부 체내에서 유익한 역할을 하는 미생물이 여름철에 증가하는 경향을 보인 것은 고온 스트레스 이외의 요인들이 영향을 주었을 가능성을 나타내며, 이에 대한 명확한 기전을 규명하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
따라서, 본 연구 결과는 육계 농가의 고온 스트레스 관리와 주거 환경 개선이 수반되어야 한다는 점을 시사한다. 하지만, 일부 체내에서 유익한 역할을 하는 미생물이 여름철에 증가하는 경향을 보인 것은 고온 스트레스 이외의 요인들이 영향을 주었을 가능성을 나타내며, 이에 대한 명확한 기전을 규명하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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