作者:王晨绯 来源:中国科学报 发布时间:2017/1/16 10:01:43
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从“口粮”入手破解生态养猪难题
亚热带农区畜禽健康养殖研究中心获2016年度国家自然科学二等奖

 

■本报记者 王晨绯

研究人员正在解剖一头实验用猪。

如何让家畜吃下去的饲料最大程度地转化为动物蛋白?如何实现真正的生态养殖,使不用瘦肉精、不含药物残留的“放心肉”“好吃肉”上餐桌?这是中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农区畜禽健康养殖研究中心(以下简称中心)长期关注的问题。中心由中国工程院院士印遇龙领衔,有研究员6名、副研究员9名,主要开展亚热带区域集约型养猪业产品健康与环境安全、农牧复合系统草食家畜营养生理调控与健康养殖方面的研究。

1月9日,中心因“猪日粮功能性氨基酸代谢与生理功能调控机制研究”中的重大突破获得2016年度国家自然科学二等奖。

“辣椒炒肉”为什么好吃

“辣椒炒肉”是一道颇受欢迎的湘菜,一盘好吃的辣椒炒肉对猪肉的品质尤其挑剔。

“猪肉好不好吃,与一块肉中的肌肉、脂肪比例密切相关,我们就是通过营养学手段来调控提升猪肉品质的。”

作为该研究的第二完成人谭碧娥也是辣椒炒肉的爱好者,能迅速从一块肉的风味判断出整头猪的饲养方式。

在印遇龙院士的带领下,谭碧娥、吴信、孔祥峰、姚康等人从分子水平研究猪的“吃饭”问题,针对养猪业中存在的日粮蛋白质利用效率不高、繁殖性能和肉品质下降等问题,围绕猪肠道氨基酸代谢与生理功能调控机制开展了系列研究,解决了猪饲料高效安全地转化为蛋白的难题。

蛋白质饲料资源短缺、生产效率低下制约了养猪业的健康发展。而价格昂贵的L-精氨酸具有重要的生理、代谢、营养作用,若用于饲料添加,可确保人畜安全。但如何得到便宜的精氨酸呢?

科学家们历经多次实验,终于以便宜的味精为原料合成出了价格仅为精氨酸十分之一的精氨酸生素,添加到饲料中与猪体内的精氨酸分解酶结合,便生成了让猪能吃快长、腹泻少的精氨酸,并且没有抗生素和兴奋剂残留。他们揭示了功能性氨基酸在猪肠道中的高效利用规律,丰富了肠道“首过代谢”理论,克服了目前国际上“理想氨基酸模型”理论在应用中相对不准确的弊端,为提高饲料氨基酸利用效率提供了理论依据。美国《动物科学》期刊副主编Adeola 认为,该研究从组织器官和基因水平阐释了氨基酸与碳水化合物代谢的内在联系,是建立淀粉释放葡萄糖速度的理想蛋白质体系理论的基础依据。

除此之外,该研究团队还发现精氨酸等功能性氨基酸对营养素沉积分配和孕体发育具有调控作用。

“精氨酸等功能性氨基酸可促进胎盘发育,提高母猪繁殖性能,缓解病毒感染造成的繁殖障碍。通过饲养试验和屠宰分析,我们发现精氨酸、亮氨酸和谷氨酸可调控肥育猪脂肪和蛋白质代谢通路,促进蛋白质沉积,改善胴体性状和肉品质。”谭碧娥解释说。这是科学界首次通过研究精氨酸对肌肉和脂肪组织脂肪代谢的不同调控作用,改写了氨基酸的历史。

肠道对日粮氨基酸的吸收效率是决定动物饲料蛋白质利用效率的关键因素,氨基酸经猪肠道吸收入血液后除了合成蛋白质以外还具有重要的生理功能。在机理方面,团队阐明了精氨酸和N-氨甲酰谷氨酸调控肠道功能、营养素沉积分配和繁殖生理的作用机制;揭示了功能性氨基酸促进孕体发育的机制和精氨酸通过影响胃肠道菌群代谢物以及差异调控脂肪代谢相关通路而重新分配体脂的机制。营养理论得以丰富,而功能性氨基酸用于养猪生产增强肠道健康、改善肉品质和缓解繁殖障碍也得到了理论依据。

中国农学会科技评价处组织专家对该成果给予了高度评价:项目针对养猪业中存在的日粮蛋白质利用效率不高、繁殖性能和肉品质下降的问题,围绕猪肠道氨基酸代谢与生理功能调控机制开展系列研究,取得了重要科学发现,得到国际同行的高度认可,并产生了重要的影响。

提升畜禽养殖业核心竞争力

中心围绕生猪与草食家畜日粮关键营养素代谢途径与调控机理,构建了以功能性氨基酸和碳水化合物营养代谢机理为核心的农牧复合生态系统资源高效利用技术体系,确立了在猪氮磷营养及肠道健康研究领域的国际地位。他们的研究成果被汤森路透(2014)评价为国际农业领域引用率世界前1%。2010年被国家自然科学基金委员会评为“国家重大科学突破或重要科学进展资助成果的典型创新案例”。先后获得了湖南省自然科学奖一等奖1项,2014~2015年度中华农业科技奖一等奖。

研究成果使人们认识到传统蛋白质营养体系的不足,推动了功能性氨基酸在养殖业中的广泛应用,例如N-氨甲酰谷氨酸获批国家新饲料添加剂证书,提升了我国科学养猪水平和养猪业的持续健康发展。

目前看来,快速发展的规模化、集约化畜牧业,面临着饲料资源短缺、动物机体健康、畜产品品质安全和养殖环境污染四大问题。尤其是如何解决“吃肉”与环境保护以及粮食战略安全三者之间的矛盾,长久以来都是各国科学家们研究的重点之一。因此,通过调控家畜营养素代谢途径和机体内环境平衡,建立以提高饲料资源利用效率、降低家畜生产对养殖环境的污染并重的生态畜牧业核心技术体系,既适合中国国情,又符合国际市场需求,将确立我国生态环保畜牧业生产体系在国际上的引领地位。

30多年来,印遇龙团队的研究成果已推广到全国15个省份80多家企业,这些企业累计新增产值410亿元,产生社会效益176亿元,打破了外资企业垄断我国饲料高端市场的格局。

从亚热带农业生态研究所的“十三五”规划来看,中心将通过未来5年努力,形成优势明显、特色突出的家畜健康养殖创新研究与产业技术支撑体系,使生猪与草食家畜产业营养利用效率提高15%以上,支撑我国畜禽养殖业向生态可持续健康发展,在动物营养领域国际领先地位更为突出,形成不可替代的核心竞争力。

《中国科学报》 (2017-01-16 第6版 院所)
 
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