RESUMO
Abstract Background: Digestibility of fiber in the rumen is not due to enzymatic activity of individual bacteria, but rather to their interaction, which complements their enzymatic functioning. Thus, efficiency of fiber digestion depends on the diversity and density of cellulolytic bacteria. Objective: To estimate in vitro production of biogas, methane, and fermentative characteristics of cobra grass (Brachiaria hibrido) inoculated with ruminal bacteria (RB) in coculture with isolated cellulolytic bacteria (ICB) from bovine (ICBbov) or water buffalo (ICBbuf). Methods: ICBbov and ICBbuf were isolated from ruminal cellulolytic bacteria consortia using specific culture media for cellulolytic bacteria. Both were morphologically characterized and a Gram stain was performed. In the in vitro gas production test, the substrate was cobra grass and the inocula were ruminal bacteria (RB), ICBbov, ICBbuf, Coculturebov (RB + ICBbov) and Coculturebuf (RB + ICBbuf). Biogas and methane (CH4) production, as well as dry matter degradation (DMD) and neutral detergent fiber degradation (NDFD) were measured. A completely randomized design was used. Results: The ICB obtained were Gram positive cocci. Accumulated biogas production at 72 h from ICBbov and ICBbuf was on average 42.11% of that produced by RB. The Coculturebov produced 14.24% more biogas than RB. The CH4 production was lower in ICBbov and ICBbuf than in RB, Coculturebov and Coculturebuf. The DMD and NDFD were not different among RB, Coculturebov and Coculturebuf. The ICBbov degraded 37.10 and 96.34% more DMD and NDFD than ICBbuf (p<0.05). Conclusion: The use of ICB from bovine or water buffalo in coculture with RB does not improve in vitro production of biogas, DMD or NDFD with respect to RB alone.
Resumen Antecedentes: La digestibilidad ruminal de la fibra no se debe a la actividad enzimática individual de las bacterias sino a su interacción para complementar su funcionamiento enzimático. Así, la eficiencia de digestión de la fibra depende de la diversidad y la densidad de las bacterias celulolíticas. Objetivo: Estimar la producción de biogás, metano, y las características fermentativas in vitro del pasto cobra (Brachiaria hibrido) inoculado con bacterias ruminales (BR) en cocultivo con bacterias celulolíticas aisladas (BCA) de bovino (BCAbov) o búfalo de agua (BCAbuf). Métodos: BCAbov y BCAbuf se aislaron de consorcios bacterianos celulolíticos ruminales usando medios de cultivo específicos para bacterias celulolíticas. Ambas se caracterizaron morfológicamente y realizó tinción de Gram. En la prueba de producción de gas in vitro, el sustrato fue pasto cobra y los inóculos fueron bacterias ruminales (BR), BCAbov, BCAbuf, Cocultivobov (BR + BCAbov) y Cocultivobuf (BR + BCAbuf). Se midió la producción de biogás y metano (CH4), así como la degradación de la materia seca (DMS) y de la fibra detergente neutro (DFDN). El análisis estadístico se basó en un diseño completamente al azar. Resultados: Las BCA resultantes se identificaron como cocos Gram positivos. La producción de biogás acumulada a las 72 h por BCAbov y BCAbuf fue en promedio 42,11% del producido por BR. El cocultivobov produjo 14,24% más biogás que BR. La producción de CH4 fue menor en BCAbov y BCAbuf que en BR, cocultivobov y cocultivobuf. Las DMS y DFDN no mostraron diferencias entre BR, cocultivobov y cocultivobuf. La BCAbov degradó 37,10 y 96,34% más DMS y DFDN que BCAbuf (p<0,05). Conclusión: El uso de BCA de bovino o búfalo de agua en cocultivo con BR no mejora la producción de biogás, DMS o DFDN in vitro respecto a BR.
Resumo Antecedentes: A digestibilidade da fibra no rúmen não se deve à atividade enzimática individual das bactérias, mas sim à sua interação para complementar o seu funcionamento enzimático. Assim, a eficiência da digestão das fibras depende da diversidade e densidade das bactérias celulolíticas. Objetivo: Estimar a produção in vitro de biogás, metano e características fermentativas da gramínea de cobra (Brachiaria hibrido) inoculada com bactéria ruminal (BR) em cocultura com bactérias celulolíticas isoladas (BCI) de bovino (BCIbov) ou búfalo de água (BCIbuf). Métodos: BCIbov e BCIbuf foram isolados a partir de consórcios de bactérias celulolíticas ruminais utilizando meios de cultura específicos para bactérias celulolíticas. Ambos foram caracterizados morfologicamente, e foi realizada uma coloração de Gram. No teste de produção de gás in vitro, o substrato era erva de cobra e os inóculos eram bactérias ruminais (BR), BCIbov, BCIbuf, Cocultivobov (BR + BCIbov) e cocultivobuf (BR + BCIbuf). Foram medidas a produção de biogás e metano (CH4), bem como a degradação da matéria seca (DMS) e a degradação da fibra em detergente neutro (DFDN). Foi utilizado um desenho completamente aleatório. Resultados: BCIs eram cocos Gram positivos. A produção acumulada de biogás a 72 h de BCIbov e BCIbuf foi em média 42,11% da produzida por BR. O cocultivobov produziu 14,24% mais biogás do que o BR. A produção de CH4 foi menor em BCIbov e BCIbuf do que BR, cocultivobov e cocultivobuf. DMS e DFDN não eram diferentes entre BR, cocultivobov e cocultivobuf. O BCIbov degradou 37,10 e 96,34% mais DMS e DFDN do que o BCIbuf (p<0,05). Conclusão: A utilização de BCI de bovino ou búfalo de água em cocultura com BR não melhora a produção in vitro de biogás, DMS ou DFDN no que diz respeito a BR.
RESUMO
Microbial biomass and activity in soils are frequently studied in tropical dry forests, but scarce information is available about the relationships between functional bacterial groups and soil fertility, where relief interacts with rainfall seasonality. The culturable-bacterial groups and nutrients were studied during two consecutive years in soils from two topographic areas of different relief (hilltop vs hillslope) in a tropical dry forest from Chamela Jalisco, Mexico. We expected that seasonal and spatial variation in soil resources availability affects the abundance of functional culturable-bacterial groups. To evaluate this, fifteen soil cores (1kg), 0-5cm depth, were taken in the dry, early rainy and rainy seasons, from each of the ten replicate plots in hilltop and hillslope areas located in three microbasins. We found that hilltop soils were more organic and had higher concentration of labile C and total nutrient forms than hillslope soils, for which these soils had higher counts of colony-forming units (CFU) of total heterotrophic and P solubilizing bacteria. In both hilltop and hillslope soils, C and nutrient concentrations, as well as the counts of CFU of heterotrophic and P solubilizing bacteria generally decreased from the dry to the rainy season during the two study years. In contrast, the counts of CFU nitrifying and cellulolytic bacteria were higher at the hillslope than at the hilltop soils. The seasonal pattern of both groups was opposite to that of heterotrophic bacteria, presumably associated with a decrease in soil labile C and organic matter quality. In conclusion, our study suggests that available C appears to be the main factor that controls the structure of soil bacterial groups and soil fertility, where relief, rainfall seasonality and intraand inter-annual variations are critical factors that interactively modify bacterial dynamics related to soil C availability in the tropical dry forest.
Los bosques tropicales secos tienen una amplia heterogeneidad ambiental y por lo tanto se podría esperar una variación temporal y espacial en la abundancia y tipo de grupos bacterianos activos. Se evaluó, durante dos años consecutivos, el efecto de la estacionalidad de la lluvia sobre algunos grupos bacterianos cultivables y nutrimentos del suelo en dos posiciones topográficas (crestas vs laderas) en el bosque tropical seco, Chamela Jalisco, México. La hipótesis fue que la variación temporal y espacial de la disponibilidad de recursos afectaría la abundancia de los grupos bacterianos funcionales (heterótrofas totales, celulolíticas, solubilizadores de fosfatos y nitrificantes) del suelo. En las crestas, el suelo fue más orgánico y con mayor concentración de nutrimentos totales y C orgánico lábil que en la ladera, registrando más bacterias heterótrofas y solubilizadoras de fosfato. En ambas posiciones topográficas la concentración de C y nutrimentos, así como el número de bacterias heterótrofas y solubilizadoras de P, decrecieron de la estación seca a la lluviosa en ambos años. En contraste, las bacterias nitrificantes fueron mayores en el suelo de la ladera, y al igual que las celulolíticas, tuvieron un patrón estacional opuesto a las bacterias heterótrofas, asociado a la disminución del C lábil y de la calidad de la materia orgánica. En conclusión, se sugiere que el relieve, la estacionalidad y la variación inter-anual de la lluvia regulan interactivamente la relación entre el C disponible y la estructura de las comunidades bacterianas del suelo en el bosque tropical seco de Chamela.