КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 23-26-00234

НазваниеМоделирование действия кормовых добавок для коррекции микробиоты рубца крупного рогатого скота на примере гуматов

РуководительВоробьев Николай Иванович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА имени К.И. Скрябина", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-203 - Ветеринария

Ключевые словагуматы, микотоксины, коровы, продуктивность, качество молока, иммунитет, микрофлора рубца, математическая модель, фрактальный портрет

Код ГРНТИ68.39.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Макроорганизм и микрофлора желудочно-кишечного тракта коровы образуют целостную биосистему, в которой они взаимодействуют и решают сообща задачи развития и выживания. При изменении состава кормов микробная биосистема в рубце коров перестраивается, меняя свою конфигурацию и состав микробных генотипов, чтобы максимально эффективно трансформировать разнообразные растительные субстраты в питательные вещества. В связи с этим, частичное или полное участие генотипов микробиома в биосистемных процессах может рассматриваться как количественный показатель интенсивности и эффективности биохимических преобразований растительных субстратов в рубце и как уровень ее защищенности от патогенной микрофлоры. В настоящее время широко применяются различные кормовые добавки, корректирующие микробиоту рубца. К ним можно отнести как пробиотические и пребиотические добавки, фитобиотики и даже адсорбенты токсинов (в т.ч. микотоксинов). Существуют и добавки с комплексным действием. Оценка действия кормовых добавок-модификаторов микрофлоры является актуальной. Моделирование действия таких добавок стало возможным с развитием молекулярно-генетических методов анализа, таких как высокопроизводительное секвенирование (NGS), ПЦР в реальном времени. Проект направлен на разработку методики фрактального анализа частотно-таксономических профилей оперативных таксономических единиц (ОТЕ) микрофлоры рубца коров. Применение фрактальной методики позволяет вычислить индекс биоконсолидации микробиоты рубца, который характеризует биосистемную самоорганизацию микрофлоры и эффективность биохимических преобразований растительных субстратов в рубце жвачных. Полученные в рамках проекта данные позволят изучить влияние гумусовых веществ и композиционных препаратов на основе их повысить иммунную защиту организма крупного рогатого скота. Полученные при реализации проекта результаты позволят улучшить продуктивность, улучшить качественные показатели молока, снизить уровень заболеваемости животных, а также провести детоксикацию корма. В ходе выполнения проекта впервые будет изучено воздействие гуматов на микробиоту рубца крупного рогатого скота с применением молекулярно-генетического метода NGS. Благодаря возможностям метода NGS по выявлению полного состава микробиоты рубца, появляется возможность установления корреляций между вводом гуматов в рационы коров, показателями продуктивности и здоровья животных, составом микрофлоры рубца. Разработка методики фрактальных портретов микробиоты рубца позволит эффективно оценить как влияние микотоксинов на рубцовую микрофлору, так и действие средств профилактики микотоксинов – нейтрализаторов на основе гуматов.

Ожидаемые результаты
Особенностью проекта является комплексное использование адсорбционно-абсорбционных и комплексообразование свойств гуминовых кислот на влияния состояние иммунной системы животных с целью эффективной профилактики микотоксикозов. Полученные в рамках проекта данные позволят изучить влияние гуминовых кислот и композиционных препаратов на основе их повысить иммунную защиту организма коров. Полученные в результате проекта результаты позволят улучшить продуктивность, улучшить качественные показатели молока, снизить уровень заболеваемости животных, а также детоксикация корма. В ходе выполнения проекта будут получены следующие результаты: - Будут получены прототипы препаратов, предназначенных для кормления коров на основе композиций различного состава из торфа и бурых углей (не менее 3-х прототипов). - Будет оценено действие кормовых добавок-производных гуматов на коровах дойного стада в ходе опытов по кормлению. - Будет проведен отбор проб содержимого рубца для проведения оценки микрофлоры с молекулярно-генетических методов. - Будет изучено действие гуматов на микробиоту рубца коров с применением молекулярно-генетического метода NGS. - Будет проведено выявление закономерностей в действии препаратов на основе гуматов на организм коров с применением математических методов. - Будет проведен анализ данных по результатам опыта по кормлению высокопродуктивных коров с помощью RStudio: статистическая обработка данных и графическая визуализация. - Будет разработана методика построения фрактальных портретов профилей ОТЕ и вычисления индекса биоконсолидации микробных сообществ на основе полученных данных. - Будет проведен анализ данных по результатам опыта с помощью RStudio который позволит оценить изучаемые характеристики (состав микробиоты рубца, показатели продуктивности коров) и графически визуализировать данные результата эксперимента. - Результаты проекта будут представлены на российских и международных конференциях. - Будут подготовлены публикации по теме проекта. Таким образом, предложенный авторским коллективом проект представляет собой серьезную научную разработку имеющую как фундаментальную теоретическую основу, так и перспективу практического использования. Оценка токсичного действия изучаемых гумусовых препаратов предусматривается, но не путем уничтожения животных на предельной дозе гуминовых кислот, поскольку для кормления используются лигнифицированная природная матрица растительных материалов, трансформированная в специфические соединения гумуса путем окислительно-гидролитической реакции (аналогичной природному процессу в естественных биоценозах). Результаты проекта могут быть востребованы и производителями кормовых добавок, премиксов, комбикормов, что будет способствовать не только новым предложениям на кормовом рынке, но и импортозамещению: большая доля адсорбентов и нейтрализаторов микотоксинов на российском рынке произведена за рубежом.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Целью исследования являлось оценка влияния прототипов кормовых добавок на основе гуминовых веществ на коров дойного стада. Получены прототипы 3-х препаратов, предназначенных для кормления коров дойного стада на основе композиций разных составов торфа и бурых углей. - Прототип добавки № 1 в своем составе содержит: гуминовая кислота минимум 50%, фульвовые кислоты минимум 7%, жиры, цинк, магний, селен, медь. - Прототип добавки № 2 в своем составе содержит: гуминовая кислота минимум 60%, сырая клетчатка, цинк, кальций, медь, селен. - Прототип добавки № 3 в составе были обнаружены: гуминовая кислота минимум 70%, жиры, азот, органический и неорганический углерода, аскорбиновая кислота, лизин, железо, цинк, кальций. Из полученных прототипов, наибольшая концентрация гуминовых веществ обнаружена в третьем образце из торфа Рязанской области. Исследования эффективности прототипов проводили с 01.03.2023 г. по 31.05.2023 г. в ООО «Надежда» (Рязанская область, Александро-Невский район, село Благие) на коровах дойного стада черно-пестрой пароды. Содержание животных привязное, цеховая технология производства молока. Были сформированы 4 группы по методу групп-аналогов по возрасту, удою, живой массе по 10 особей в каждой. В рационы коров опытных групп включали прототипы добавки согласно методике исследований кормовых добавок из гуматов минерального и природного происхождения. Животные 1, 2 и 3 опытных групп получали прототипы добавок 1, 2 и 3 соответственно. По результатам исследования проводилась оценка действия прототипов кормовых добавок на молочную продуктивность. По результатам исследований было установлено, что суточный удой молока натуральной жирности по сравнению с контролем во второй группе увеличился на 0,4 кг или, в третьей – на 0,6 кг, четвёртой – на 0,9 кг соответственно. Аналогичные закономерности отмечаются и по показателям валового производства молока в опытных группах. Различия по сравнению с контролем во второй группе составляют 37,2, в третьей – 55,3, четвёртой – 80,6 кг соответственно. Кровь брали у 10 животных контрольной и 3 группы. Для определения эффективности прототипа добавки проводился биохимический анализ крови по следующим показателям: билирубин общий, билирубин прямой, АСТ, АЛТ, мочевина, общий белок, альбумин, щелочная фосфатаза, альфа-Амилаза общая, кальций общий. При одинаковом рационе и условиях содержания у коров, получавших добавку, не обнаружено отклонений от физиологической нормы по всем исследованным показателям, в то время как в контрольной группе такие показатели как АСТ и АЛТ и общего билирубина были выше нормы. Установлено, что скармливание прототипа положительно повлияло на обменные процессы, в то время как у коров контрольной группы наблюдалось повышение некоторых показателей. АСТ и АЛТ в крови животных в группе, где применялся препарат не превышал физиологической нормы и был на 55,5% (р ˂ 0,05), 86,8% (р ˂ 0,001) ниже чем в контроле, соответственно. Концентрация мочевины в крови у коров опытной группы, где применялся гуминовый препарат, была ниже на 14,5% (р ˂ 0,05). Исследования и результаты полученные в рамах реализации проект представляет собой серьезную научную разработку имеющую как фундаментальную теоретическую основу, так и перспективу практического использования. Результаты проекта могут быть востребованы и производителями кормовых добавок, премиксов, комбикормов, что будет способствовать не только новым предложениям на кормовом рынке, но и импортозамещению: большая доля адсорбентов и нейтрализаторов микотоксинов на российском рынке произведена за рубежом.

Публикации

1. Воробьев Н. И., Никонов И.Н., Селина М. В., Гусельникова А. А., Сиднев Н.Ю., Платонов А.В., Боголюбова Н.В. Нейросетевая диагностика состояния здоровья коров по показателям их крови Сельскохозяйственные технологии, Москва, 2023. – С. 83-89. (год публикации - 2023)

2. Воробьев Н. И., Селина М. В., Гусельникова А. А. Программирование для обработки результатов научных экспериментов в животноводстве Сельскохозяйственные технологии, Москва, 2023. – С. 524-525. (год публикации - 2023)

3. Воробьев Н.И., Боголюбова Н.В., Платонов А.В., Никонов И.Н., Селина М.В., Гусельникова А.А., Сиднев Н.Ю. Effect of Feed Supplements on Blood Biochemical Parameters and Intensity of Metabolic Processes in Cows: the Neural Network Modeling Method International Journal of Chemical and Biochemical Sciences, IJCBS, 24 (4) (2023):165-170 (год публикации - 2023)

4. Воробьев Н.И., Боголюбова Н.В., Платонов А.В., Никонов И.Н., Селина М.В., Гусельникова А.А., Сиднев Н.Ю. Neural Network Analysis of Hematological Parameters in Cows and Assessment of Their Potential Milk Productivity International Journal of Chemical and Biochemical Sciences, Vol 24 No 5, 2023 (год публикации - 2023)

5. Воробьев Н.И., Гусельникова А.А., Селина М.В. Особенности биохимических показателей крови коров дойного стада при применении кормовой добавки на основе гуминовых веществ ТРУДЫ КУБАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА, - (год публикации - 2023)

6. Воробьев Николай Иванович, Селина Марина Викторовна, Гусельникова Анна Алексеевна, Никонов Илья Николаевич, Сиднев Никита Юрьевич Программа нейросетевого анализа биохимических показателей крови животных -, № 2023662779 от 14.06.2023 (год публикации - )