Effects of different concentrate levels, types of non-fiber carbohydrates and fiber digestibility on the rumen ecosystem

Objetivou-se com o presente estudo caracterizar as mudanças na população bacteriana ruminal, ocasionadas pelo aumento de concentrado na dieta, utilização de diferentes fontes de CNF e volumosos com diferentes digestibilidades da fibra. Para tanto, foram coletadas amostras de líquido ruminal, para posterior quantificação relativa de bactérias ruminais, oriundas de quatro projetos de pesquisa conduzidos no Laboratório de Pesquisa em Gado de Corte, pela FMVZ/USP - Pirassununga-SP. Em todos os experimentos, foram utilizados animais da raça Nelore, castrados e canulados no rúmen, em delineamento experimental de quadrado latino. Foi realizada uma quantificação relativa através da técnica de qPCR de três bactérias celulolíticas (Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus e Ruminococcus flavefaciens), duas amilolíticas (Streptococcus bovis e Ruminobacter amylophilus), e uma consumidora de lactato (Megasphaera elsdenii), para determinação do efeito da dieta sobre a população de microrganismos ruminais. No Experimento 1, as dietas experimentais foram formuladas com dois níveis de concentrado: 60% ou 80%, sendo que o volumoso utilizado foi silagem de cana-de-açúcar (variedade IACSP 93-3046). Dentro de cada nível de inclusão de concentrado, foram utilizados três fontes de CNF: milho floculado a vapor (MFV), polpa cítrica peletizada (PCP), ou milho moído (MM). MFV e PCP foram incluídas na dieta em substituição parcial de 70% do MM. No Experimento 2, as dietas experimentais foram formuladas com 60% de concentrado, sendo que o volumoso utilizado foi a cana-de-açúcar fresca ou ensilada, com alta ou baixa digestibilidade da fibra (DFDN). No Experimento 3, as dietas experimentais foram formuladas com dois níveis de concentrado: 60% ou 80%, sendo que o volumoso utilizado foi a cana-de-açúcar fresca, com alta ou baixa DFDN. No Experimento 1, o aumento de concentrado resultou em queda da população de F. succinogenes (P<0,01) e S. bovis (P<0,01), e aumentou R. flavefaciens (P=0,05). A substituição parcial do MM por PCP resultou em aumento de S. bovis (P=0,01) e redução de R. flavefaciens (P<0,01). Já a substituição do MM por MFV reduziu R. albus (P<0,01). Houve uma interação Dieta*CNF apenas para a M. elsdenii (P=0,02), onde o MFV aumentou M. elsdenii apenas na dieta com 80% de concentrado. No Experimento 2, o fornecimento de cana fresca resultou em um aumento da população de S. bovis (P<0,01), e M. elsdenii (P=0,06). Houve interação entre DFDN e modo de conservação da cana sobre a população de F. succinogenes (P=0,01), onde a cana de alta DFDN aumentou a população de F. succinogenes apenas com o fornecimento de cana fresca. No Experimento 3, o aumento de concentrado resultou em queda de S. bovis (P<0,01), e aumento de R. amylophilus (P=0,07). Houve interação entre DFDN e nível de concentrado para a F. succinogenes (P=0,06) e R. albus (P<0,01), onde a cana de alta DFDN aumentou a população destes microrganismos apenas na dieta com 60% de concentrado. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o desempenho animal pode ser explicado pela modulação da população de microrganismos ruminais por meio da composição da dieta.The aim of this study was to characterize the population change of cellulolytic and amylolytic rumen bacteria, caused by the increase of concentrate, and by the use of different sources of NFC in diets with sugarcane silage. Samples of rumen contents were collected for subsequent analysis of the relative quantification of rumen microorganisms, from four research projects conducted at the Research Laboratory in Beef Cattle at FMVZ / USP - Pirassununga-SP. In all experiments, Nellore beef cattle, castrated, and ruminal cannulated, were used in a Latin square design. Three cellulolytic bacteria (Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus albus and Ruminococcus flavefaciens); two amylolytic (Streptococcus bovis and Ruminobacter amylophilus); and a lactate fermenting microorganism (Megasphaera elsdenii), were quantified by the technique of qPCR, to determine the effect of diet on the population of rumen microorganisms. Experiment 1, the experimental diets were formulated with two levels of concentrate: 60% or 80%, and the roughage used was sugarcane silage (IACSP 93-3046). Within each level of concentrate inclusion, three different sources of NFC were used: steam flaked corn (SFC), pelleted citrus pulp (PCP), or ground corn (GC). SFC and PCP were included in the diet in partial replacement of 70% of GC. Experiment 2, the experimental diets were formulated with 60% of concentrate level, and two sugarcane genotypes divergent for stalk NDFD, with high or low NDFD, either freshly cut or as silage. Experiment 3, the experimental diets were formulated with two levels of concentrate: 60% or 80%, and the roughage used was fresh sugarcane, with high or low NDFD. In the Experiment 1, increasing concentrate in the diet decreased the population of F. succinogenes (P<0.01) and S. bovis (P<0.01), and increased R. flavefaciens population (P=0.05). The partial replacement of GC by PCP increased S. bovis population (P=0.01) and decreased R. flavefaciens population (P<0.01). The replacement of GC by SFC decreased the population of R. albus (P<0.01). There was a significant Diet*NFC interaction only for M. elsdenii (P=0.02), where SFC increased the relative population only at the 80% concentrate diet. Experiment 2, Diets with fresh sugarcane increased the population of S. bovis (P <0.01), and M. elsdenii (P=0.06). There was a significant interaction between NDFD and conservation mode of sugarcane for F. succinogenes (P = 0.01), where sugarcane with high NDFD increased F. succinogenes population only when sugarcane was offered as freshly cut. In Experiment 3, the increase concentrate in the diet decreased S. bovis population (P<0.01), and increased R. amylophilus (P=0.07). There was a significant interaction between NDFD and concentrate level for F. succinogenes (P=0.06) and R. albus (P