Корма представляют собой самую большую статью расходов в мясном животноводстве, составляя примерно 70% общих затрат на продукцию. Учитывая это, необходимо использовать новые методы для оптимизации эффективности использования кормов для крупного рогатого скота, чтобы снизить финансовые затраты, а также экологические риски, связанные с отраслями животноводства. Успех пищеварения у жвачных, рацион которых представлен, в основном, растительными кормами достигается во многом благодаря симбиотической микрофлоре. В пищеварительном тракте бактерии тесно связаны с питанием, и новые кормовые добавки изменяют обмен веществ, реорганизуя микробиоту. Понимание и учет множества факторов, способствующих регулированию микробиома рубца у крупного рогатого скота, в конечном итоге приведет к выявлению биомаркеров эффективности использования корма, что также поможет определить методы постоянного манипулирования микробиомом для оптимизации производственных процессов. Научная значимость проблемы заключается в понимании механизмов изменения микробного сообщества и его взаимосвязей с продуктивностью, поведением, ферментацией рубца, метаболическими и иммунологическими характеристиками животных на фоне введения кормовых добавок. Актуальность решения проблемы определяется осознанием необходимости сокращения использования ростостимулирующих кормовых антибиотиков в животноводстве и разработкой альтернативных подходов для получения сельскохозяйственной продукции на примере успешного использования различных химических и фитохимических веществ в качестве альтернатив ростостимулирующих веществ и их эффективности действия у крупных сельскохозяйственных животных (жвачные животные). Задачей проекта является изучение механизмов адаптации и управления пищеварительными процессами крупного рогатого скота на основе комплексной оценки взаимосвязей между микробиотой рубца и продуктивностью, поведением, ферментацией рубца, метаболическими и иммунологическими характеристиками, на фоне скармливания новых кормовых добавок (металлов микроэлементов и фитохимических веществ). Масштаб поставленной задачи определяется поиском биомаркеров эффективности использования корма крупным рогатым скотом и разработкой методов постоянного манипулирования микробиомом (новыми кормовыми добавками) для оптимизации производственных процессов животноводства. Комплексность задачи обосновывается разработкой целостной системы генетического метабаркодинга на основе метода высокопроизводительного секвенирования ДНК, позволяющей анализировать структуру и таксономический состав всех компонентов микробиома рубца и кишечника (бактерии, археи, грибы, инфузории) и оценкой их взаимосвязи с продуктивностью, поведением, ферментацией рубца, метаболическими и иммунологическими характеристиками животных. Новизна исследований сопряжена с разработкой методов постоянного манипулирования микробиомом крупного рогатого скота, через создание и использование нового поколения кормовых добавок. Принципиальная новизна исследований состоит в изучении (1) механизмов действия новых кормовых добавок на организм животного; оценке (2) микробиоты рубца и ее взаимосвязь с продуктивностью (3), поведением (4), ферментацией рубца (5), метаболическими (6) и иммунологическими (7) характеристиками; определении (8) дозы иммунного и ростостимулирующего эффекта у животных; и изучении (9) долгосрочного эффекта применения. Новизна исследований будет защищена патентами на изобретение, включающих новые перспективные кормовые добавки (компоненты) для питания крупного рогатого скота (не менее 3) и способы регулирования пищеварительных процессов в рубце и кишечнике (не менее 2). Проект соответствует направлению из Стратегии НТР РФ «Н4 Переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективная переработка сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания».