Resumen de Uso de datos de microbioma para explicar la expresión de caracteres productivos en especies domésticas

Adrián López García

• español

  El estudio de los microbiomas se ha convertido en una herramienta fundamental para comprender la biología de los organismos vivos complejos. Para la industria ganadera este hecho ha dado lugar a importantes avances en la comprensión de los mecanismos biológicos que influyen en productividad, sostenibilidad y bienestar animal, siendo útil para afrontar los desafíos existentes en este sector.En España, la ganadería está mayoritariamente representada por dos especies, el cerdo doméstico, en especial la raza ibérica, y el vacuno. El cerdo ibérico es una raza rústica con una alta tendencia al engrasamiento y criada tradicionalmente en un sistema semiextensivo denominado montanera, lo que confiere unas propiedades organolépticas especiales a sus productos cárnicos. Sin embargo, su baja prolificidad y productividad han favorecido la intensificación y la práctica del cruzamiento con Duroc, llevando a una pérdida de calidad de sus productos. En cuanto al vacuno, es la especie ganadera más importante a nivel mundial, siendo útil para la obtención de carne y de leche. Sin embargo, su proceso digestivo genera una cantidad importante de metano, contribuyendo de forma relevante al calentamiento global. En esta tesis se han abordado los retos más importantes de estos sistemas productivos desde la perspectiva del microbioma. Conocer el papel de la microbiota intestinal en el metabolismo del cerdo ibérico es fundamental para determinar el alcance de las consecuencias del cruzamiento con Duroc y la intensificación sobre el metabolismo y la calidad de los productos. Respecto al vacuno, se ha comprobado que la microbiota ruminal juega un importante papel en la producción de metano, por lo que su modulación podría ayudar a mitigar su contribución al calentamiento global. Para lograr estos objetivos se ha estudiado la composición de la microbiota digestiva en ambas especies usando diferentes metodologías de secuenciación y análisis. La tesis se compone de tres experimentos. En el primero se evaluaron las diferencias de rendimiento de dos herramientas de procesamiento de secuencias, Mothur y QIIME, y dos bases de datos de referencia, GreenGenes y SILVA, para determinar el protocolo más fiable para agrupar y clasificar datos de secuenciación de amplicones. En el segundo se exploraron los efectos del fondo genético y de la suplementación con oleico en la dieta sobre la composición de la microbiota intestinal de cerdos Duroc e ibéricos mediante secuenciación por amplicones. En el tercero se caracterizó la microbiota ruminal del vacuno lechero, tanto taxonómica como funcionalmente, mediante secuenciación de metagenoma completo, para desentrañar el papel de microbios y genes microbianos concretos en la producción de metano. El primer estudio evidenció que es preferible el uso de SILVA como base de datos en análisis de amplicones, mientras que la elección de la herramienta de procesamiento es menos relevante. Los resultados del segundo estudio han revelado la existencia de diferencias en la composición de la microbiota fecal debidas al genotipo y, en menor medida, al efecto de las dietas suministradas. El tercer estudio sugiere una asociación entre las emisiones y la composición general de la microbiota ruminal, con eucariotas ciliados y hongos asociados a mayor producción de metano y bacterias fermentadoras de azúcares solubles asociadas a una menor producción de metano.La investigación realizada en esta tesis evidencia la relación entre el microbioma gastrointestinal y las características del hospedador, en el contexto de la producción animal. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la alta complejidad de los microbiomas, enfatizando la necesidad de contabilizar la mayor cantidad de biodiversidad posible al estudiarlos. También arrojan luz sobre la relación entre grupos específicos de microorganismos y rasgos fenotípicos del hospedador de alta importancia económica, abriendo una nueva puerta para afrontar los retos actuales en la industria ganadera

• English

  The discovery of microbial communities symbiotically associated with eukaryotic organisms has led to a paradigm shift in the definition of the biological individual, which is now seen as a co-dependent combination of the host and its microbiome, or holobiont. Thus, the study of microbiomes has become essential to understand the biology of complex living organisms. Indeed, current research points to a crucial role of microbial communities in host health, survivability, development and metabolism. Recent advances in DNA sequencing have entailed a significant boost to microbial research, allowing the generation of massive sequencing databases encompassing a large proportion of the diversity inside microbiomes. The era of next-generation sequencing has brought new knowledge about the role of microbial communities, with special significance for gut microbiomes, in host phenotype. For livestock industry, this has led to important advances in the understanding of biological mechanisms influencing animal welfare, productivity and sustainability, which could be useful to face existing challenges in animal production...