Detection of Synergistes jonesii and genetic variants in ruminants from different geographical locations

Spanish; Castilian. Resumen Leucaena leucocephala es una leguminosa arbórea forrajera rica en nutrientes que contiene mimosina, un aminoácido no proteico tóxico, a partir de la cual se forman otros compuestos tóxicos en el rumen, tales como 3,4-dihidroxipiridona (3,4-DHP) y 2,3-DHP. La bacteria ruminal Synergistes jonesii es capaz de degradar estos isómeros de DHP en productos finales no tóxicos. En este estudio desarrollamos nuevos procedimientos basados en PCR para mejorar la especificidad y sensibilidad de la detección de S. jonesii en el rumen. Usando estos nuevos procedimientos, un estudio con rumiantes de diferentes países mostró que S. jonesii parece ser ubicuo en lugar de aislado geográficamente. La bacteria estuvo presente en una población menor (<106 células/mL) en el rumen y generalmente estuvo representada por diferentes variantes genéticas de la especie. Aunque la naturaleza indígena de S. jonesii podría implicar que los animales están protegidos de la toxicidad, concluimos que la abundancia relativa de la bacteria, la variación potencial de las variantes genéticas en su capacidad de degradar el DHP, y la cantidad de leucaena en la dieta pueden determinar la capacidad de la población residente en el rumen para proteger al animal de la toxicidad.

English. Abstract Leucaena leucocephala is a nutritionally rich forage tree legume that contains a toxic non-protein amino acid, mimosine, from which other toxic compounds 3,4-dihydroxypyridone (3,4-DHP) and 2,3-DHP are formed in the rumen. The rumen bacterium Synergistes jonesii is able to degrade these DHP isomers into non-toxic end products. In this study we developed new PCR-based assays to improve the specificity and sensitivity of detection of S. jonesii in the rumen. Using these new assays in a survey of ruminants from different countries, S. jonesii appeared to be ubiquitous rather than isolated geographically. The bacterium was present as a minor population (<106 cells/mL) in the rumen and was usually comprised of several genetic variants of the species. Although the indigenous nature of S. jonesii could imply animals are protected from toxicity, the relative abundance of the bacterium, potential variation in DHP-degrading ability of genetic variants, and amount of leucaena in the diet may determine the ability of the resident population in the rumen to protect the animal from toxicity.