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 проекта 25-76-10094
НазваниеРазработка специализированных комбикормов с выраженной пробиотической активностью для новых перспективных объектов аквакультуры отряда десятиногих раков на основе молекулярно-генетического подхода
Руководитель Мальцева Татьяна Александровна, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" , Ростовская обл
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-104 - Агробиотехнологии
Ключевые слова аквакультура, комбикорма, кормление, пробиотики, альтернативные источники белка, ракообразные, десятиногие раки, ключевые гены, транскриптомный анализ, экспрессия генов
Код ГРНТИ69.25.14
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В Российской Федерации аквакультура является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей сельского хозяйства. Потребность в доступном для населения белке животного происхождения создает предпосылки для разработки мер по интенсификации производства, ускорению темпов роста объектов аквакультуры, снижения их смертности и др.
В последние годы наблюдается интерес отечественных ученых и практикующих специалистов рыбохозяйственного комплекса к новым объектам аквакультуры - представителям отряда Decapoda. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с автохтонными видами ракообразных: быстрые темпы роста, высокое содержание мяса, высокая плодовитость и др.
Научная проблема, на решение которой направлен проект, заключается в получении новых прикладных и фундаментальных знаний и принципов для решения проблем разработки специализированных комбикормов с пробиотическими добавками на основе молекулярно-генетического подхода для интенсификации производства в аквакультуре при внедрении новых видов в уже сложившийся аквакультурный комплекс. Появление новых видов требует комплексного подхода при разработке биотехнологии выращивания, в особенности, подборе эффективных рационов. При реализации предлагаемого проекта будет подобрана система молекулярно-генетических маркеров, демонстрирующих состояние гидробионтов под воздействием новых комбикормов и кормовых пробиотических добавок.
В результате выполнения предлагаемого проекта будут разработаны уникальные рецептуры комбикормов и линейка специализированных пробиотических препаратов из автохтонных штаммов бактерий для повышения эффективности аквакультуры ракообразных отряда Decapoda.
Объектами аквакультуры в проекте будут 2 вида ракообразных, являющихся представителями отряда десятиногих раков (Decapoda): австралийский красноклешневый рак Cherax quadricarinatus и гигантская пресноводная креветка Macrobrachium rosenbergii.
Конкретные задачи исследования:
- подбор альтернативных источников белка с целью повышения эффективности выращивания и снижения итоговой стоимости продукции;
- разработка специализированной линейки пробиотических препаратов разного спектра действия (повышение эффективности усвоения кормов, повышение резистентности организма к стрессам, вызванных низкими температурами воды) на основе автохтонных пробиотических штаммов бактерий ракообразных;
- создание комбикормов по уникальным рецептурам с использованием альтернативных источников белка и пробиотических препаратов, учитывающих биологические особенности ракообразных отряда Decapoda на разных этапах онтогенеза;
-разработать систему молекулярных маркеров для оценки состояния ракообразных по различным параметрам (иммунный ответ, оксидантный стресс);
-провести транскриптомный анализ для оценки эффективности экспериментальных партий комбикормов и кормовых пробиотических добавок для ракообразных отряда Decapoda.
- исследовать влияние экспериментальных партий комбикормов с использованием альтернативных источников белка и специализированных пробиотических кормовых добавок на дифференциальную экспрессию ключевых генов.
Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта будут достигнуты следующие результаты:
- впервые будет разработана система молекулярных маркеров, которая будет позволять осуществлять оценку состояния ракообразных по разным параметрам (иммунный ответ, оксидантный стресс);
- впервые будет создана линейка специализированных кормовых пробиотических добавок для ракообразных отряда Decapoda на основе автохтонных штаммов бактерий;
- впервые будут разработаны рецептуры специализированных комбикормов для ракообразных отряда Decapoda с использованием альтернативных источников белка и пробиотических кормовых добавок на основе автохтонных штаммов бактерий;
- впервые будут получены уникальные сведения о дифференциальной экспрессии ключевых генов при оценке эффективности экспериментальных партий специализированных комбикормов с пробиотическими добавками;
- впервые будет проведен транскриптомный анализ при оценке эффективности специализированных комбикормов и кормовых добавок для ракообразных отряда Decapoda.
Система молекулярных маркеров для оценки состояния ракообразных отряда Decapoda и комплексный подход при разработке специализированных комбикормов и кормовых пробиотических добавок позволят вывести отечественные технологии выращивания на мировой уровень, а по некоторым показателям (например, прирост биомассы ракообразных за короткий вегетационный период) превышать мировые показатели.
Среди наиболее важных и прорывных направлений является использование комплексных интегрированных методов на основе молекулярно-генетического подхода при разработке и апробации специализированных комбикормов и кормовых пробиотических добавок для технологий индустриальной и прудовой аквакультуры ракообразных.
Полученные результаты позволят обеспечить безопасность продукции аквакультуры на разных этапах онтогенеза и получить экологически чистую продукцию.
Все основные результаты, планируемые к получению в рамках настоящего проекта, будут являться новыми и соответствовать мировому уровню исследований по близким предметным областям.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2026 году
В отчетном периоде проведены морфометрические измерения у австралийского красноклешневого рака и гигантской пресноводной креветки, в результате чего установлено, что захват корма осуществляется второй парой ходильных ног, а максимальный размер частицы определяется расстоянием между дактилусами. Для рака массой 155 г этот параметр составил 7,60 мм, для особей массой 34 г - 2,79 мм, для молоди массой 6 г - 1,98 мм. Для креветки получены следующие значения: для крупных особей (126 г) - 5,7 мм, средних (45 г) - 3,4 мм, молоди (6,5 г) - 1,9 мм. На основе обобщенных данных сформулированы рекомендации по размеру гранул комбикорма для разновозрастных групп: для молоди - 1,3-1,6 мм, для средних особей - 2,2-2,6 мм, для крупных - 4,7-5,7 мм.
Разработаны 2 рецептуры специализированных комбикормов с альтернативными источниками белка (https://dzen.ru/a/aHosYwyIZiH3n3n1). Контрольная рецептура содержала 28% рыбной муки. В опытной рецептуре №1 30% рыбной муки (8,4% от общего состава) заменено на обезжиренную муку личинок черной львинки Hermetia illucens. В опытной рецептуре №2 дополнительно введено 7,5% пивной дробины с частичной заменой пшеничной муки. Все рецептуры сбалансированы по содержанию белка (44-45%), жира (18-19%), углеводов (31-32%), включают витаминно-минеральный премикс, лецитин, рыбий жир, природный аттрактант (чеснок) и связующее вещество лигнобайнд. Рекомендованная форма корма - цилиндрические гранулы (https://news.donstu.ru/news/uchenye-dgtu-sozdayut-unikalnye-korma-s-probiotikami-dlya-vyrashchivaniya-rakov-i-krevetok; http://biotech2030.ru/nakormit-desyatinogih-rakov-unikalnye-kombikorma-sozdayut-donskie-issledovateli/).
Изготовлены экспериментальные партии каждого типа комбикорма массой по 6 кг. Проведен физико-химический анализ, в результате которого установлено, что содержание белка в контрольном корме составило 44,69%, в опытном №1 - 45,50%, в опытном №2 - 44,25%; содержание жира - 18,23%, 18,85% и 18,93% соответственно. Крошимость гранул не превышает 1,2%, разбухаемость составляет 32-34 мин. Аминокислотный состав трех кормов существенно не различается, значимых отличий нет. Все образцы соответствуют требованиям ГОСТ Р 51899 и ГОСТ 10385 по органолептическим и физико-механическим показателям.
Для оценки эффективности новых комбикормов проведены 2 30-суточных эксперимента. В эксперименте на австралийском красноклешневом раке установлено, что выживаемость во всех группах составила 86,7%. Наибольший абсолютный прирост массы получен в группе, получавшей комбикорм с мукой черной львинки и пивной дробиной: +3,94 г (+18,66%) против +2,67 г (+12,80%) в контроле. Лучший коэффициент конверсии корма (0,63) отмечен в опытной группе №2.
В эксперименте на 60 экз. молоди креветки выживаемость в опытных группах составила 95,0% против 90,0% в контроле. Наибольший абсолютный прирост массы получен в группе с мукой черной львинки и пивной дробиной: +1,056 г (+30,46%) против +0,787 г (+22,91%) в контроле. Полученные данные подтверждают эффективность замены части рыбной муки мукой черной львинки в сочетании с пивной дробиной для креветки.
Методом секвенирования гена 16S рРНК (Oxford Nanopore) охарактеризован таксономический состав микробиоты кишечника австралийского рака и биофильтров УЗВ. В кишечнике доминируют классы Gammaproteobacteria, Fusobacteriia, Clostridia, Bacteroidia; на уровне родов - Cetobacterium, Fusobacterium, Aeromonas, Vibrio, Escherichia-Shigella. В биопленке биофильтров преобладают Betaproteobacteria, Nitrospira, Flavobacteriia; идентифицированы роды Nitrosomonas, Nitrospira, Pseudomonas, Bacillus, Lactobacillus. Выявлено двунаправленное перемещение таксонов между биофильтром и кишечником (общие роды Pseudomonas, Acinetobacter, Aeromonas, Shewanella).
Методом RT-qPCR оценена экспрессия гена глутатионпероксидазы (GPX) в гепатопанкреасе самцов и самок австралийского красноклешневого рака. Установлено, что у самцов, получавших корм с мукой черной львинки (опыт №1), экспрессия GPX повысилась в 15,4 раза у взрослых особей и в 307 раз у молоди относительно контроля. У молоди в группе №2 (мука черной львинки + пивная дробина) экспрессия GPX увеличилась в 20,3 раза. У самок наблюдалось снижение экспрессии GPX в опытной группе №1. Полученные данные свидетельствуют о половой специфичности антиоксидантного ответа на альтернативные источники белка и о наличии адаптивного стресса у самцов, не переходящего в патологию (выживаемость не снижена). GPX может рассматриваться как чувствительный биомаркер для мониторинга физиологического состояния ракообразных в аквакультуре.
Из образцов кишечника ракообразных, воды, биообрастаний УЗВ и донных отложений двух предприятий аквакультуры выделено 30 бактериальных изолятов. Проведен скрининг ферментативной активности (амилазной, целлюлазной, протеазной) и тестирование на гемолиз. По совокупности критериев (высокие индексы EI>2,0 по всем трем активностям, отсутствие гемолиза) отобраны четыре перспективных штамма: FB2, FB13, FM3, DR4. Отобранные штаммы обладают способностью к деградации крахмала, целлюлозы и белка, что важно для улучшения усвоения комбикормов.
Для штаммов FB2 и FM3 выполнено полногеномное секвенирование на платформе Oxford Nanopore MinION. Собраны геномы с полнотой 86,93% для FB2 (56 контигов, GC-состав 44,3%, 4057 CDS) и 73,66% для FM3 (99 контигов, GC-состав 38,4%, 4640 CDS). Аннотирование с помощью инструмента BAKTA позволило выявить гены стрессоустойчивости (dnaK/dnaJ/grpE), спорообразования (spoIVA, ger-опероны) и метаболизма органических кислот (lutBC, ldh). Анализ antiSMASH 8.0.4 обнаружил в геноме FM3 кластер бацилизина (сходство 0,76-0,79 с референсными последовательностями), а в геноме FB2 - гибридный NRPS/transAT-PKS кластер локиллимицинов (сходство с BGC0001005.5). Полученные данные являются молекулярно-генетическим подтверждением пробиотического потенциала указанных штаммов.
Публикации
1. Шевченко В.Н., Чолутаева Э.Э., Саркисян Д.С., Козырев Д.А. Растительное сырье как источник белка в кормлении ракообразных Техника и технологии в животноводстве (год публикации - 2026)
2. Чолутаева Э.Э., Шевченко В.Н., Саркисян Д.С., Мальцева Т.А., Теплякова С.В. Feeding behavior and determination of feed particle size for Cherax quadricarinatus at different culture stages Pakistan Journal of Zoology (год публикации - 2026)
3. Рудой Д.В., Шевченко В.Н., Чолутаева Э.Э., Саркисян Д.С. Comparative assessment of the nutritional value of freshwater crayfish Cherax quadricarinatus and Pontastacus leptodactylus as a basis for a technological approach to their use as a food product Veredas do Direito (год публикации - 2026)
4. Шевченко В.Н., Мальцева Т.А., Саркисян Д.С., Чолутаева Э.Э., Козырев Д.А. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОБИОТИЧЕСКИХ ДОБАВОК ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ГИГАНТСКОЙ ПРЕСНОВОДНОЙ КРЕВЕТКИ MACROBARCHIUM ROSENBERGII (DE MAN, 1879) Наука Юга России (год публикации - 2026)