КАРТОЧКА ПРОЕКТА, ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
(ООО БИОТРОФ+ как соисполнитель проекта)
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 16-16-04089
Название Изучение физиологических и микробиологических особенностей пищеварения кур мясных пород в эмбриональный и постэмбриональный периоды для создания новых технологий кормления , обеспечивающих максимально полную реализацию генетического потенциала птицы
Руководитель Егоров Иван Афанасьевич, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный центр "Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства" Российской академии наук, Московская обл
Года выполнения 2016 - 2018
Конкурс Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (исследования в области картофелеводства и птицеводства)
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-204 - Животноводство
Ключевые слова кормление птицы, рационы питания, бройлеры, кормовые добавки, ферменты, пробиотики, T-RFLP-анализ
Код ГРНТИ 68.39.37
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Данный проект направлен на поиск новых подходов к повышению усвояемости питательных веществ корма на основе изучения физиологических процессов пищеварения птицы в эмбриональный и постэмбриональный периоды. Особенностью проекта является комплексное применение метагеномных и физиологических методов анализа микрофлоры кишечника и пищеварительной функции цыплят-бройлеров и её коррекция биологически активными добавками. В работе будут использованы методические подходы для определения общего количества бактерий, архей и грибов на основе ПЦР в реальном времени, T-RFLP-анализ и NGS-секвенирование – для определения структуры микробного сообщества. Научная новизна работы определяется следующим: 1) Впервые будет изучено развитие пищеварительной системы у молодняка кур мясного направления продуктивности исходных линий и бройлеров в эмбриогенезе и раннем онтогенезе. 2) Впервые будет определено влияние ферментных препаратов и кормовых добавок на внешнесекреторную функцию поджелудочной железы, численность и структуру архей. 3) Впервые будет оценено развитие внешнесекреторной функции поджелудочной железы и микробного сообщества в динамике развития у молодняка мясных кур исходных линий, а также бройлеров от 1-х суток до окончания выращивания (35-42 сутки). 4) Будут установлены взаимосвязи между активностью эндогенных ферментных систем и экзогенных ферментов на фоне изменений в микробиоме кишечника. 5) Будут определены взаимосвязи между переваримостью компонентов комбикормов, активностью собственных ферментных систем организма птицы и экзогенными кормовыми ферментами. Актуальность работы определяется следующим: 1) отрасль птицеводства имеет огромное значение как для экономики России, так и для обеспечения продовольственной безопасности и здоровья человека. Сокращение потерь в отрасли, связанное с повышением продуктивности птицы, сокращением расходов на корма и повышением качества продукции повышает конкурентоспособность птицехозяйств. 2) повышение знаний о пищеварительной функции поджелудочной железы и состояниях микробиома желудочно-кишечного тракта птицы позволяет создать заделы для разработки системы кормления нового типа, учитывающей влияние микробиоценоза кишечника. 3) Полученные в ходе выполнения знания могут способствовать созданию задела для разработки новых подходов к эффективному кормлению кур мясных кроссов, и соответственно, сокращению расходов птицехозяйств.
Ожидаемые результаты
Будет исследовано развитие пищеварительной системы у эмбрионов мясных кур исходных линий и гибридов (бройлеров), а также её становление в постэмбриональный период. Будет проведено исследование о влиянии кормовых ферментов – целлюлазы, ксиланазы, фитазы и протеазы на микробиом желудочно-кишечного тракта. Будет оценена активность эндогенных ферментов пищеварительной системы птицы. Будет определено микробное сообщество в различных отделах желудочно-кишечного тракта. Будут установлены взаимосвязи между переваримостью компонентов рациона, активностью ферментов и структурой микробиоценоза ЖКТ птицы. Будет установлена зависимость между присутствием кормовых добавок, активностью ферментов, микробным сообществом и показателем конверсии. Комплексная работа будет проведена впервые в Российской Федерации, и частично – впервые в мире. Проведение данного исследования будет способствовать разработке новых технологий кормления птицы мясных пород, а также импортозамещению. В работе будут изучены отечественные препараты и кормовые добавки. Необходимо отметить, что в работе будут изучены экологически безопасные кормовые добавки, не содержащие кормовых антибиотиков. Использование безопасных препаратов способствует получению качественной и безопасной для человека продукции птицеводства. Результаты работы по Проекту будут обсуждены со специалистами на конференции в 2018г., которая будет организована нами на базе ФНЦ «ВНИТИП» РАН.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Было установлено, что в эмбриональный период развития цыплят гибриды имеют более развитое пищеварение по сравнению с родительскими линиями, которое характеризуется наличием амилолитической и липолитической активности в гомогенате ткани эмбриона (7 дней) и ткани кишечника и поджелудочной железы (14 дней). Цыплята в суточном возрасте имеют высокий уровень панкреатических ферментов в ткани поджелудочной железы, причем показатели у гибридов и родительских линий не имеют существенных отличий в начальный период онтогенеза. Прирост живой массы цыплят напрямую зависит от уровня развития и функции поджелудочной железы, которая увеличивается у гибридов в 62,7 раза, у цыплят породы плимутрок - в 49,9, корниш – в 40,7 раза к 35-дневному возрасту. Наибольшая скорость роста цыплят отмечается в первые две недели выращивания, затем постепенно снижается к 28-35-дневному возрасту, однако особенностью гибридов является то, что по скорости роста они опережают родительские линии на 4,1-6,9%, а по живой массе - на 19,4-30,2%. Динамика активности панкреатических ферментов (амилаза и протеазы) в плазме крови имеет тенденцию к уменьшению с возрастом цыплят, исключение составляет липаза, в динамике которой наблюдается обратная тенденция - волнообразное увеличение активности фермента к 35-дневному возрасту птицы. Снижение активности протеаз связано, по-видимому, с возрастными изменениями артериального давления, в регуляции которого через кининовую систему принимают участие протеолитические ферменты крови. Период становления пищеварительной функции поджелудочной железы у гибридов протекает быстрее, что подтверждается более интенсивным ростом массы поджелудочной железы и высокой активностью ферментов в 7-дневном возрасте при содержании цыплят разных групп на одинаковом по питательности рационе. Эта динамика сохраняется до 14 дней, в этот период рационы цыплят имеют отличие: гибриды получают более питательные корма. В 14-дневном возрасте в динамике активности амилазы и протеаз в ткани поджелудочной железы отмечается высокий уровень активности ферментов, липаза достигает максимального значения к 21 дню выращивания, что свидетельствует об окончании функционального становления пищеварительной системы цыплят. В этот период стабилизируются показатели скорости их роста цыплят и относительной массы поджелудочной железы. С 14- до 35-дневного возраста гибриды опережают родительские линии по живой массе и массе поджелудочной железы, а также по активности протеолитических ферментов в ткани панкреас. Были получены данные об оценке микробного сообщества в различных отделах ЖКТ цыплят и куриных эмбрионов. Анализ данных показал, что микрофлора слепых отростков суточных цыплят существенно отличалась от микрофлоры цыплят других возрастов. Эти данные также подтверждаются кластерным анализом, в котором суточные цыплята оказываются собранными в отдельный кластер. Главное отличие микрофлоры слепых отростков суточных цыплят в очень низкой, по сравнению с остальными образцами, доле целлюлозолитичесикх бактерий: у цыплят отцовской линии (корниш) она составила 11,81 %, а у гибридов – 16,94 %. В то же время у цыплят материнской линии (плимутрок) была выявлена наибольшая доля среди других суточных цыплят бактерий-целлюлозолитиков – 28,71 %. В группу целлюлозолитических бактерий входят представители различных групп, входящих в семейства Eubacteriaceae, Ruminococcaceae, Lachnospiraceae и Clostidiaceae, а также в филу Bacteroidetes. У птиц отсутствуют собственные ферменты, ответственные за расщепление клетчатки и других некрахмалистых полисахаридов. Вследствие этого, переваривание данных веществ происходит исключительно с участием микроорганизмов-целлюлозолитиков, содержащихся в слепых отростках ЖКТ. Было показано, что у цыплят происходит возрастная сукцессия целлюлозолитических бактерий. В 7-дневном возрасте бройлеров доля целлюлозолитических бактерий возросла примерно в 2 – 3 раза, до 32,07 % у отцовской линии, до 46,68 % у гибридов и до 50,9 % у материнской линии. К 14 суткам доля целлюлозолитических бактерий стабилизировалась на уровне чуть больше 50 % от общей доли микроорганизмов слепых отростков у всех цыплят, достигнув своих максимальных значений. Доминирующее положение также оставалось у клостридий и эубактерий. Были получены результаты кластерного анализа структуры микробного сообщества в зависимости от активности ферментной системы организма птицы. Установлено, что птица материнской, отцовской линий и гибридов птицы имела сходные и различные достоверные (r≤0,05) функциональные связи с активностью панкреатических ферментов в гомогенате ткани поджелудочной железы и активностью панкреатических ферментов в плазме крови. Целлюлозолитические бактерии были положительно связаны с активностью ферментов: активностью амилазы в гомогенате ткани поджелудочной железы и в плазме крови. Так, у гибридов - с бактериями семейств Lachnospiraceae и Clostridiaceae, у птицы материнской линии (плимутрок) - с бактериями семейства Clostridiaceae и филума Bacteroidetes, у отцовской линии (корниш) - с бактериями семейства Clostridiaceae. Активность липазы в гомогенате ткани поджелудочной железы и в плазме крови была положительно связана с целлюлозолитиками: у гибридов - семейств Eubacteriaceae, Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, у птицы материнской линии (плимутрок) - семейства Eubacteriaceae, у отцовской линии (корниш) - семейства Eubacteriaceae и Lachnospiraceae. Активность протеазы в гомогенате ткани поджелудочной железы и в плазме крови у всех птиц была связана отрицательно с целлюлозолитиками. Содержание бацилл и лактат-ферментирующих видов было отрицательно связано с активностью ферментов в гомогенате ткани поджелудочной железы у всех птиц и положительно с активностью ферментов в плазме крови. Необходимо отметить, что количество ряда патогенных и нежелательных бактерий было достоверно положительно связано с активностью ферментов в гомогенате ткани поджелудочной железы и плазме крови: у гибридов - с Mycoplasma sp. Campylobacterium sp. Clostridium novyi, Clostridium perfringens, у материнской линии - с Peptococcus sp., Campylobacterium sp., Mycoplasma sp. По результатам исследований опубликована 1 статья в журнале из перечня РИНЦ. 2-ая статья принята к публикации в журнале «Птицеводство» и планируется к изданию в 2017 году.
Публикации
1. ВертипраховВ.Г., ЕгоровИ.А. The Influence of Feed Intake and Conditioned Reflex on Exocrine Pancreatic Function in Broiler Chicks. Open Journal of Animal Sciences., - Vol. 6. - P.298-303. (год публикации - 2016).
Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В конце 2017 года были получены следующие результаты: Была проведена оценка усвояемости питательных веществ корма на фоне применения спорового пробиотика, экзогенного ферментного препарата, подкислителя, фитобиотика. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что использование спорового пробиотика в комбикормах для молодняка исходных линий Б5 и Б9 мясных кур селекции ФГУП ППЗ «Смена» взамен кормового антибиотика позволяет получить практически одинаковую живую массу птицы. Применение пробиотика не оказывает влияния на активность протеаз в кишечнике и крови, изменяя активность амилазы и липазы, что связано с обменными процессами в организме птицы, которые имеют отличия у данных линий птицы. Развитие репродуктивных органов самцов (семенников) и самок (яичников и яйцеводов) в обеих группах было в пределах нормы, без существенных различий. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что использование ферментного препарата в комбикормах для молодняка исходных линий Б5 и Б9 мясных кур селекции ФГУП ППЗ «Смена» взамен кормового антибиотика позволяет получить практически одинаковую живую массу птицы. В системе пищеварения молодняка мясных кур отмечаются функциональные особенности, обусловленные, прежде всего, генетическим потенциалом продуктивности. Однако питание птицы, которое имеет определенную формулу, выражающуюся в соотношении белков, жиров и углеводов, оказывает существенное влияние на активность пищеварительных ферментов. Комбикорма, приготовленные без учета знаний физиологических особенностей птицы, приводят к нарушению соотношения питательных веществ и, соответственно, ферментных систем организма и вызывают нарушения обменных процессов, которые могут снижать её продуктивность и являться причиной незаразных болезней. Как показывают экспериментальные данные, маркерами обмена веществ и показателями здоровья пищеварительной системы птицы могут служить панкреатические ферменты в плазме крови. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что использование фитобиотика в комбикормах молодняка исходных линий Б5 и Б9 селекции ФГУП ППЗ «Смена» взамен кормового антибиотика позволяет получить практически одинаковую живую массу птицы. Было оценено действие кормовых добавок на состав микрофлоры кишечника у молодняка исходных линий мясных кур и гибридов (бройлеров). Оценка биоразнообразия микрофлоры желудочно-кишечного тракта кур и его изменений под влиянием применяемых технологий кормления была проведена с помощью методов молекулярно-генетического анализа, включающего секвенирование библиотек клонов суммарного амплификата участков генов 16S и 18S rRNA и tRFLP -анализ (LaMontagne, 2003). Для определения общей физиологически активной биомассы микроорганизмов химуса был использован анализ общей бактериальной ДНК (ПЦР в реальном времени, T-RFLP-анализ). У птицы материнской линии была отмечена большая доля бактерий – представителей нормофлоры и наименьшая доля - условно-патогенной и патогенной микрофлоры по сравнению с остальными группами. Наименьшая доля нормофлоры и наибольшая доля условно-патогенной микрофлоры отмечена у гибридов. В целом, доля патогенных микроорганизмов была низкой во всех исследованных образцах. Во всех группах произошло увеличение доли целлюлозолитических бактерий, снижение доли лактобактерий и увеличение доли бацилл во всех образцах по сравнению с контролем. Селеномонады не были выявлены в контрольных группах всех линий птицы. Применение добавок способствовало росту доли селеномонад у птицы всех линий. Бифидобактерии также не были выявлены во всех контрольных группах птицы. Применение добавок способствовало незначительному росту бифидобактерий, особенно у птицы отцовской линии. У гибридов и птицы материнской линии отмечено снижение уровня энтеробактерий по сравнению с контрольной группой, а у птиц отцовской линии - увеличение уровня энтеробактерий по сравнению с контрольной группой. Доля актинобактерий была невысокой во всех исследованных группах птиц. Таким образом, микрофлора химуса представлена в основном лактобактериями, бациллами и условно-патогенными энтеробактериями. Птица материнской линии обладала наилучшим соотношением этих групп. Применение различных кормовых добавок оказало сходное влияние на состав микрофлоры химуса птицы. Различия имели большую зависимость от генетической линии птицы. Применение добавок способствовало увеличению доли представителей нормофлоры и снижению доли условно-патогенных энтеробактерий. Экология микроорганизмов, структура микробного сообщества, изменения в микрофлоре желудочно-кишечного тракта кур под воздействием факторов кормления и условий содержания были оценены с применением экологических индексов: показатель доминирования Симпсона, показатель сходства по Серенсену, показатели видового биоразнообразия (по Маргалефу и Менхинику), индекс выровненности по Пиелу, Шенноновский показатель биоразнообразия. Взаимосвязи между структурой и количественным составом микробного сообщества, показателями продуктивности животных, ферментативной активностью, переваримостью компонентов кормов были определены с помощью корреляционного и кластерного анализов.
Публикации
1. Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Грозина А.А., Лаптев Г.Ю., Никонов И.Н., Новикова Н.И., Ильина Л.А., Йылдырым Е.А., Филиппова В.А., Дубровин А.В., Манукян В.А., Ленкова Т.Н. ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СЕКРЕТОРНОЙ ФУНКЦИИ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И МИКРОФЛОРЫ КИШЕЧНИКА У ЦЫПЛЯТ РОДИТЕЛЬСКИХ ФОРМ И ГИБРИДОВ МЯСНЫХ КУР Сельскохозяйственная Биология, - (год публикации - 2017).
2. Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Грозина А.А., Егорова Т.А. ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПАНКРЕАТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ Птицеводство, № 2. С. 23-29. (год публикации - 2017).
3. Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А., Грозина А.А., Байковская Е.Ю. ВКЛЮЧЕНИЕ В КОМБИКОРМА ДЛЯ ЦЫПЛЯТБРОЙЛЕРОВ ФИТОБИОТИКА «ИНТЕБИО» Зоотехния, № 11. С. 16-20. (год публикации - 2017).
4. Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А., Грозина А.А., Байковская Е.Ю. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СМЕСИ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В КОМБИКОРМАХ ДЛЯ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ Птица и птицепродукты, № 5. С. 26-28. (год публикации - 2017).
5. Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Манукян В.А., Ленкова Т.Н., Егорова Т.А., Грозина А.А., Байковская Е.Ю. ПРИМЕНЕНИЕ НОВОГО ПРОБИОТИКА В КОМБИКОРМАХ ДЛЯ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ Птицеводство, № 9. С. 13-17. (год публикации - 2017).
6. Егоров И.А., Ленкова Т.Н., Вертипрахов В.Г., Манукян В.А., Егорова Т.А., Грозина А.А. Использование нового ферментного препарата в комбикормах для бройлеров Птицеводство, №10, -С.13-16 (год публикации - 2017).
7. Егоров И.А., Ленкова Т.Н., Вертипрахов В.Г., Манукян В.А., Егорова Т.А., Грозина А.А., Лаптев Г.Ю., Никонов И.Н. НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ КИСЛОТЫ В КОМБИКОРМАХ ДЛЯ ИСХОДНЫХ ЛИНИЙ СГЦ «СМЕНА» Птицеводство, № 11. С. 7-11. (год публикации - 2017).
8. Егоров И.А., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А., Никонов И.Н., Ильина Л.А., Лаптев Г.Ю. Исследование микробиоты кишечника мясных кур на фоне применения фитобиотика Сельскохозяйственная Биология, - (год публикации - 2017).
9. Егоров И.А., Никонов И.Н., Лаптев Г.Ю., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А. Разработка основ кормления кур мясных пород без применения кормовых антибиотиков Сельскохозяйственная Биология, - (год публикации - 2017).
10. Фисинин В.И., Егоров И.А., Вертипрахов В.Г., Грозина А.А., Ленкова Т.Н., Манукян В.А., Егорова Т.А. Особенности кишечного пищеварения у гибридов и цыплят исходных линий мясных кур Сельскохозяйственная Биология, - (год публикации - 2017).