分子生物学技术在反刍动物营养中的应用
分子生物学在农业领域中的运用
分子生物学在农业领域中的运用分子生物学是一门研究生物分子结构、功能及相互关系的学科，近年来在农业领域的应用越来越广泛。
本文将从基础理论到实际应用，介绍分子生物学在农业领域的运用。
一、基础理论1.1 DNA的序列分析DNA序列分析是分子生物学研究的重要内容之一。
随着先进仪器的发展，DNA测序技术已经成为了基因研究的核心技术。
DNA序列分析的技术手段主要包括PCR、克隆、测序等。
农业领域中，DNA序列分析技术可以用于研究植物、动物和微生物的基因组结构和功能，比如指纹图谱、物种鉴定等。
1.2 基因工程基因工程技术是分子生物学在农业应用中的一项重要技术。
基因工程可以通过基因克隆、基因定点突变等手段对生物体内的基因进行改造，进而调控其产物的合成和功能。
这项技术可以被应用于生产上，比如生产酶、植物抗性、生产重要物质等。
二、应用案例2.1 转基因作物转基因作物是将基因工程技术应用于植物，使得植物具备特定的性质，用于提高产量、减少病虫害等。
比如玉米、大豆、棉花等，都是通过转基因技术来获得更好的生产性能和更高的抗性。
但是，转基因作物在实际应用中也存在一定风险，所以相关政策和规定需要制定和完善。
2.2 疫苗研发分子生物学技术在疫苗研发领域也得到了广泛应用。
通过改造病原体的基因，可以研发出更有效的疫苗。
比如，采用分子生物学技术可以得到多肽疫苗，这种疫苗无需使用到药物或禽源性组成物，从而降低了疫苗的成本。
2.3 酶制剂研发酶制剂是工业生产的重要原料，如食品制造、洗涤剂生产或医药生产。
分子生物学技术可以帮助分离和鉴定酶加工的细胞工程菌，在选择最高产量的细胞工程菌或利用生物工程方法增加表达量，提高酶在生产中的最终产量或降低生产成本。
因此，分子生物学技术在酶制剂研发中可以发挥重要的作用。
三、未来展望目前，分子生物学技术在农业是一种非常新的技术手段，应用前景巨大。
一方面，分子生物学技术也需要更加完善的法规和规范，从而保证农业领域的安全性；另一方面，可以将更多的新技术和应用引入农业领域，为实现农业生产、生态环保等做出贡献。
分子营养学
回答内容分子生物技术在动物营养学上的应用摘要：分子生物学理论与技术的发展和应用已渗透到生命科学的各各领域，动物营养学的发展需要在分子水平上分析及解释营养素对动物机体的生理、病理变化调控，如生长发育、陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等。
本文综述了分子生物学在动物营养学中的应用：利用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质；从基因水平上研究如何利用饲料资源：如发酵工程，克隆酶类及转基因玉米等；在分子水平上研究营养与基因表达、调控的关系，以从根本上阐明营养对机体的作用机制；利用基因工程技术开发饲料资源。
关键词：分子生物学技术；动物营养；基因表达调控Abstract: With the development and the application of molecular biotechnology,it is defussing into all of life field,and penetrating into every biology study,it is the trend to explain the modulation of nutrient to animal physical and pathological change.The molecular biological mechanism of growth and development,metabolize,inherit and variation,immunity and disease,all of these problem need to be lucubrated.This article reviews the molecular biology of animal nutrition: the use of molecular biological transformation or production of animal nutrition; from gene to study how the level of feed resources: such as fermentation engineering, cloning and genetically modified corn and other enzymes; in Molecular level of nutrition and gene expression, regulation of relations in order to clarify the fundamental mechanism of nutrition on the body; use of genetic engineering technology development of feed resources.Keywords:molecular biotechnology;animal nurtition;gene expressing and modulation1953年，Watson和Crick发现了DNA 的双螺旋结构，从那时起，分子生物学技术取得了突飞猛进的发展，几乎在生命科学的每一个方面都有广泛的应用。
分子生物学技术在动物营养中的应用
２ 分 子生物 学技 术在 动物营 养与饲 料 科学 中的 应用 分 子生物学技术在动物营养学 中的应用 ：① 利用分 子 生物学技术改造或生 产动物性 营养 物质 ； ②在 分子水
平 上研究 营养 与基 因表 达 、 调控 的关 系 ， 以从 根本 上 阐
出应答反应 的基 因 ， 明确受饲料 调节 基 因的功能 ， 鉴定 与 营养相 关疾病有关 的基 因 ， 利用 营养素 修饰基 因表达
利用转基 因动物生产某些 具有生物 活性 的蛋 白质 ，
即建立动物生物反应 器是 当前转基 因动物研究 的热点 。 转 基因生物反应器 （ｉ ｅｃ ｒ具有投资少 、 ｂ ｒａｔ ） ｏ ｏ 成本低 、 产量
大 等优 势 。作 为生物反 应器 的转基 因动物 ， 主要 是利用 其乳 腺组织和血 液组织进行基 因的定位表达 ， 别是用 特
人们 可 以按 自己的意愿实现 目的基 因在体外 的克隆 、 重
组 或人工合成 。为了能在细胞或机体水平 上研究外 源 目
的基 因的表达 、 调控及 其生物 学功能 ， 于是创 造性 地建
素； 饲料 的加工 、 环境温度 等 ； 饲料加工 与营养成分 的分 析； 动物 的营养需要 与饲养标准 ； 营养 与机体的关系 ， 包 括 营养与疾病 、 营养 与免疫 、 营养与 生长和繁 殖等 ＿ ２ 。
明营养 对机体 的作用机 制 ； ③利用基 因工程技术 开发饲
料资源 【７ ６］ －。 利用分子生物学技术改造或生产营养物质 ，某些天
物 与健康 ” 的学 术会议 上 ， 首次 提 出并使 用 “ 子 营养 分
学” 这个 名词术语 。它包含两层含义 ： 一是 营养素对基 因
分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用
分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用随着全球人口不断增长，粮食供应问题日益凸显。
农业科技成为解决粮食安全和农业可持续发展的关键。
在这个过程中，分子生物学技术的应用发挥了不可替代的作用。
分子生物学技术通过研究生物体的遗传信息和基因表达调控，为改良作物品质和增加产量提供了有效途径。
本文将介绍分子生物学技术在粮食农业育种过程中的应用，并探讨其的挑战和未来发展方向。
首先，分子生物学技术可以帮助农业科学家在育种过程中更好地了解作物的遗传特性。
通过分子标记和基因组测序技术，我们能够对作物的遗传构成进行深入研究，了解作物遗传多样性以及与性状相关的基因。
这些信息对于选择优良的遗传资源和不同基因型之间的交配配组非常有帮助。
同时，分子遗传学的技术还可以帮助农业科学家引入外源基因或通过基因敲除来改变作物的性状。
其次，分子生物学技术还可以用于加速传统育种方法的效率。
传统育种方法通常需要长时间的观察和选择，以获得稳定的品种。
然而，分子生物学技术可以通过分子标记辅助选择（MAS）或者转基因技术加快这一过程。
MAS技术利用已知的分子标记与目标性状之间的关联，可以在大规模筛选中提高有效性。
转基因技术则可以直接插入或删除目标基因，从而实现对作物的快速改良。
此外，分子生物学技术还可以帮助农业科学家解决一些作物遗传病害的问题。
通过研究病害抗性基因的结构和功能，可以开发新的抗病害作物品种。
比如，通过转基因技术引入病害相关基因或者通过CRISPR-Cas9技术直接编辑作物基因组，使其获得对抗病原体的抵抗能力。
这些技术的应用可以减少对化学农药的依赖，对环境和人类健康都有积极影响。
然而，尽管分子生物学技术在粮食农业育种中有许多潜力，但仍面临一些挑战。
首先，高昂的成本使这些技术难以推广和普及，特别是对于发展中国家来说。
此外，公众对转基因技术的担忧和农业可持续性的考虑也制约了这些技术的发展。
因此，如何平衡科技进步和社会接受度，是未来发展的一个重要问题。
分子生物学在农业领域的应用
分子生物学在农业领域的应用随着科学技术的不断进步，分子生物学在农业领域的应用也得到了迅速发展。
通过分子生物学的方法，研究人员能够深入了解植物和动物的基因组，探索作物育种、疾病防控、农产品质量和安全等方面的问题。
本文将重点介绍分子生物学在农业领域的几个重要应用。
一、基因工程作物的开发基因工程作物是应用分子生物学技术进行基因改造后产生的新品种。
通过对植物基因进行克隆、转移和编辑，可以增加作物的抗病性、抗虫性、耐盐碱性等特性，提高产量和品质。
例如，转基因水稻通过引入抗虫基因，提高了对虫害的抵抗力；转基因玉米则能够抵抗玉米螟等害虫的侵袭。
基因工程作物的开发对于农业生产的提高和农产品的质量改善具有重要意义。
二、疾病防控分子生物学在农业疾病防控方面发挥着重要作用。
通过研究病原微生物的基因组和致病机理，科学家能够快速准确地识别病原体，开发出高效的检测方法和疫苗。
此外，基于分子生物学的诊断技术也能够帮助农民及时判断农作物是否感染病害，采取相应的控制措施，从而减少农业损失。
三、脱粒机器的研发脱粒机器是在农业生产中常用的设备，可以将作物的谷物和秆杆分离。
通过分子生物学技术，科研人员可以对作物的基因进行筛选和编辑，以改良谷物的脱粒性能。
例如，通过研究水稻基因的表达和功能，设计出能够高效脱粒的水稻新品种，提高农民的生产效益。
四、农产品质量与安全监测分子生物学技术在农产品质量与安全监测中具有重要的应用价值。
通过分析农产品中的基因和蛋白质信息，可以检测农药、重金属等有害物质的残留情况，确保农产品的质量和安全。
同时，分子生物学技术还可以鉴定农产品的品种纯度和真实性，对于保护农产品的知识产权和市场竞争力具有重要作用。
五、遗传育种及品种鉴定分子生物学技术在农业遗传育种和品种鉴定中的应用也越来越广泛。
通过分析作物的基因组和遗传多样性，可以提高育种效率，快速选育出抗病虫、高产优质的新品种。
此外，通过比对农作物的DNA序列，还可以对品种的纯度和亲源进行鉴定，确保农产品的质量和市场合规性。
利用酵母细胞培养物增强奶牛瘤胃发酵功能的重要性
利用酵母细胞培养物增强奶牛瘤胃发酵功能的重要性―――核动力的诠释北京邦士富生物科技有限公司赖利兄对瘤胃微生物发酵功能的研究一直是反刍动物营养中的一个核心内容。
在过去的几十年里,对反刍动物消化过程中起主要作用的瘤胃微生物区系研究取得了长足的进展。
特别是采用分子生物学技术以后，对瘤胃微生物的种类和详细的分工、更多的功能和相互的关系，有了进一步的了解。
我们知道，奶牛庞大的瘤胃是靠近食道的第一个胃，容积约有70-120公升。
瘤胃可以看作是一个供厌氧性微生物繁殖的连续接种的活性发酵罐，从某种意义上来说，人们养奶牛实际是在养奶牛瘤胃内的微生物。
在奶牛的瘤胃中居留、繁殖、生长着亿万个微生物，主要有细菌、真菌和瘤胃原虫。
细菌包括:纤维降解菌,半纤维降解菌,淀粉降解菌,蛋白降解菌,脂肪降解菌,酸利用菌,乳酸产生菌,产甲烷菌等,数量为108-1010个/ml (瘤胃液)。
瘤胃真菌为厌氧真菌，细胞壁都含有几丁质,产生游动的孢子,并有营养体阶段。
目前发现有6属16种之多，数量大约有103-105个/ml(瘤胃液)。
瘤胃原虫分为两类，一类是瘤胃纤毛虫,一类是瘤胃鞭毛虫。
纤毛虫大约有上百种,虫体的大小介于20-200μm之间.数量为105-106个/ml(瘤胃液),总重量约占瘤胃内容物的20%。
而瘤胃鞭毛虫有5种,虫体的大小介于4-15μm之间，瘤胃液中相对于瘤胃纤毛虫数量很少。
这些瘤胃微生物，它们产生各种消化酶，将宿主进食的日粮进行发酵，大多数细菌能发酵饲料中的一种或多种结构性多糖和贮存性多糖，为其生长提供能量来源。
而有些细菌则不能发酵糖类，但它能利用糖类水解后的简单产物或糖类代谢的主要终产物，如乳酸、甲酸或氢等获取能量。
瘤胃微生物细菌种类中，存在有分解蛋白质和氨基酸的菌群，发酵产生的氨、氨基酸、小肽被其他微生物利用，合成菌体蛋白。
微生物发酵的最终产物为挥发性脂肪酸（VFA）、B族维生素、V K 和微生物菌体蛋白(MCP)。
分子生物学在现代农业发展中的应用和前景展望
分子生物学（论文）题目：分子生物学在现代农业发展中的应用和前景展望姓名：侯西学号：20140457023专业：2014级农学（药用植物）西南林业大学林学院2016年5月10日分子生物学对农业发展中的应用及前景展望摘要分子生物学侧重于从分子水平上研究遗传信息的传递、表达和调控，分子生物学的发展日新月异，许多的新知识、新技术不断出现，我国农业工程的研究相应的发展的很快。
20世纪70年代发展起来基因工程对分子生物学的发展产生了深远的影响，基因在动植物细胞中的表达和调控机制也逐渐为人们所理解。
基因工程还为人们提供了具有农业方面经济价值的工具。
关键词：分子生物学；动物基因工程；植物基因工程；前景展望Molecular biology of application and prospect in thedevelopment of agricultureAbstractmolecular biology focuses on the research from the molecular level in the transfer of genetic information, expression and regulation, the development of molecular biology with each passing day, many new knowledge, new technologies appear constantly, the development of Chinese agricultural engineering research corresponding quickly. Developed in the 1970 s genetic engineering had a profound impact on the development of molecular biology, gene expression and regulation mechanism in plant and animal cells also gradually to understand. Genetic engineering also provide people with the tools of agriculture economic value.Keywords: molecular biology animal genetic engineering plant gene engineering prospects目录第一章引言 (1)第二章：分子生物学在农业发展中动物基因工程的应用 (1)2.1动物基因敲除技术 (1)2.2动物胚胎工程技术 (1)2.2.1 转基因动物 (2)2.2.1.1转基因动物的基本原理 (2)2.2.1.2培育转基因动物的方法 (2)2.2.1.3转基因动物技术的应用 (2)2.2.2 动物克隆技术 (2)2.2.3 胚胎性别控制 (2)第三章：分子生物学在农业发展中植物基因工程的应用 (3)3.2 转基因植物 (3)3.2.1转基因植物基本原理 (3)3.2.2转基因植物方法:载体介导法和DNA直接导入法 (4)3.2.2.1载体介导法：农杆菌介导法，病毒介导法 (4)3.2.2.2 DNA直接导入法 (4)3.2.3转基因植物技术的应用 (4)3.3 植物固氮基因的调控 (4)3.3.1固氮酶 (4)3.3.2 与固氮有关的基因及其调控 (5)3.3.3根瘤的产生以及根瘤相关基因的调控 (5)3.4 植物花发育的基因调控 (6)3.5植物抗病毒育种作用 (6)第四章：分子生物学在农业发展中的前景展望 (6)第一章引言近年来，分子生物学发展迅速，在真正揭示生物世界的奥秘上有质的进步，在由被动转向主动地改造和重组自然界的方向上也取得了巨大的发展。
试论分子生物学技术在临床兽医学上的应用
试论分子生物学技术在临床兽医学上的应用分子生物学技术在临床兽医学上的应用引言：分子生物学技术是由人类对生物分子的结构、功能和相互作用进行研究所发展起来的一系列实验手段和方法。
这些技术已广泛应用于医学诊断和治疗领域，为临床医学提供了有力的支持。
同样，分子生物学技术在临床兽医学上也起着重要的作用，为动物健康的诊断、治疗和监测提供了新的手段和方法。
本文将介绍分子生物学技术在临床兽医学应用中的几个重要方面，包括分子诊断、分子治疗、基因工程动物和遗传学研究等。
一、分子诊断1. PCR（聚合酶链式反应）：PCR是一种重要的分子生物学技术，通过扩增DNA片段来检测和诊断动物疾病。
在兽医诊断中，PCR可以用于检测动物身体内的病原体，如病毒、细菌和寄生虫等。
通过PCR技术，可以快速、准确地检测和诊断疾病，为兽医提供指导治疗的依据。
2. ELISA（酶联免疫吸附试验）：ELISA是一种常用的免疫学实验技术，可以用于检测动物体液中的抗体或抗原。
在兽医临床中，ELISA被广泛应用于动物传染病的诊断和监测。
它可以通过测定血清中特定抗体的水平来判断动物是否曾经感染过某种疾病，也可以测定血清中病原体抗原的水平，用于早期诊断。
3.病毒分子诊断：病毒是导致许多动物疾病的主要原因，利用分子生物学技术可以对病毒进行快速和敏感的检测。
例如，利用RT-PCR技术可以检测犬瘟热病毒、犬细小病毒等病毒的基因组或RNA，从而进行病毒的确诊。
此外，病毒基因测序技术也可以用于确定病毒株系的进化关系，预测病毒的毒力和抗药性等信息。
二、分子治疗1.基因治疗：基因治疗是指利用基因工程技术将特定基因导入宿主体内，以矫正或预防某种遗传病。
在兽医临床中，适合进行基因治疗的疾病有犬型肌营养不良症、犬型丙酮酸激酶缺乏症等一些遗传病。
通过基因治疗，可以增强动物免疫力、促进组织修复和再生，提高治疗效果。
2.疫苗开发：分子生物学技术在疫苗开发中起着重要作用。
基于分子生物学技术，我们可以构建重组疫苗，其基本原理是将病原体的特定基因或蛋白表达系统转移到另一种表达宿主中，以制备疫苗。
利用分子生物学技术研究瘤胃微生物多样性的进展
利 用 分 子 生 物 学 技 术 研 究 瘤 胃微 生 物 多样 性 的 进 展
冯 强 王利华 荆丽珍 王 光
在 反 刍 动 物 瘤 胃 内栖 息 着 复 杂 、 多样 、 致病 的 各 非 种 微 生 物 ， 括 瘤 胃细 菌 、 氧 真 菌 和纤 毛 虫 等 原 生 动 包 厌
纤 毛 虫 的形 态 和 分 类 进 行 了许 多 研 究 。 １４ ９ ０年 以后 ， 英 国 学 者 Ｅｓｅ ｌ ｎ和 Ｐｌ ｓｎ基 于 动 物 生 理 的 研 保 守区和可 变 区 ，如细 Ｎ
菌 的 １Ｓｒ Ｎ 有 ９个 可 变 区 。 保 守 区 可 用 作 通 用 ６ Ｒ Ａ 微 生 物 （ 古 细 菌 、 菌 和 真 核 生 物 ） 鉴 别 ， 细 菌 如 细 的 如 固 有 的 保 守 区 可 制 成 细 菌 的 通 用 引 物 对 部 分 或 全 部
１ 研 究 历 程
于 生 物 分 类 。虽 然 ２ Ｓｒ Ｎ 和 ２ Ｓｒ Ｎ 序 列 较 长 ． ３ Ｒ Ａ ８ Ａ Ｒ
可 提供更 多的信息 ， 能更准 确地研究 系统发育 分类及 鉴定菌株 ．但是 由于基 因数据库 中有关信 息较少 ， 难
以 进 行 比较 分 析 。 所 以 ， 于 研 究 细 菌 进 化 分 类 的通 用
从 １４ ８ ３年 Ｇ ｂｙ和 Ｄ ｌ ｏｄ在 反 刍 动 物 的 瘤 胃 ｕｒ ｅａ ｒ ｆ 内发 现 微 生 物 时 起 ， 直 延 续 到 ２ 一 Ｏ世 纪 初 ． 由于 受 到
研 究条件 和技术 的限制 ，许 多研究 者 主要 从事形 态 、 常 是在 基 因数 据 库 中注册 数 量较 多 的 １Ｓｒ Ｎ 对 ６ Ｒ Ａ， 分类 的研究 工作 （ ｕ ｇｔ １６ ） Ｈ ｎａｅ ９ ６ 。我国学者 熊大仕 早 真 菌 则 用 １Ｓｒ Ｎ 。 ８ Ａ。 Ｒ 在 ２ Ｏ世纪 ３ Ｏ年代就 开始这 方面 的研 究 ． 其对瘤 胃 尤
反刍技术交流会发言稿
大家好！今天，我们在这里召开反刍技术交流会，旨在探讨反刍技术在畜牧养殖领域的应用与发展。
在此，我谨代表本次会议的组委会，向各位领导和专家的到来表示热烈的欢迎和衷心的感谢！反刍技术作为一种高效、环保、可持续的养殖技术，近年来在我国得到了广泛关注和快速发展。
它通过优化饲料配方、改进饲养管理、提高动物生产性能等手段，有效提高了畜牧养殖业的综合效益，为保障我国畜牧业的可持续发展做出了积极贡献。
首先，让我们回顾一下反刍技术在我国的发展历程。
我国反刍技术的研究始于20世纪50年代，经过几十年的发展，已取得了一系列重要成果。
特别是近年来，随着国家对畜牧业的重视，反刍技术得到了前所未有的发展。
如今，我国反刍技术已经形成了较为完整的产业链，包括饲料、饲养管理、动物育种、疾病防控等方面。
接下来，我将从以下几个方面对反刍技术进行深入探讨：一、反刍技术的优势1. 提高饲料利用率：反刍动物具有特殊的消化系统，能够将饲料中的营养物质充分消化吸收，从而提高饲料利用率，降低饲料成本。
2. 减少环境污染：反刍动物在消化过程中，能够将饲料中的氮、磷等物质转化为有机物质，减少粪便中的氮、磷等有害物质排放，降低环境污染。
3. 提高动物生产性能：反刍技术通过优化饲料配方、改进饲养管理，能够有效提高动物的生长速度、繁殖率和抗病能力。
4. 保障食品安全：反刍技术有助于降低动物疾病发生率，提高动物产品品质，从而保障食品安全。
二、反刍技术的应用1. 饲料配方优化：根据不同反刍动物的生理特点和营养需求，科学配制饲料配方，提高饲料利用率。
2. 饲养管理改进：通过优化饲养环境、调整饲养密度、加强疾病防控等措施，提高动物生产性能。
3. 动物育种：利用分子生物学、遗传学等手段，培育适应我国养殖环境的优质反刍动物品种。
4. 疾病防控：加强对反刍动物常见疾病的防控，降低疾病发生率，保障动物健康。
三、反刍技术的发展趋势1. 产业化发展：反刍技术产业链将不断延伸，形成完整的产业体系，推动畜牧养殖业的转型升级。
分子生物学技术的引入对拓展瘤胃微生态研究的作用
《 同料工业》２ ０ ・０ ８年帮 ２ ９簋第 ２期
分 子 生 物 掌 技 术 的 男７ 对 折 屣 瘤 胃 微 生 态 饼 究 的 Ｔ 入 隹用
马 惠忠 孙 海 洲
摘
要
为了充分发挥瘤 胃的发酵功 能 ， 究人 员一 直致力 于瘤 胃微 生 态的研 究。随着分子 生物 研
作 为反 刍动 物 消化 道 最 独特 的结构— —瘤 胃是 交 和 实 时 定 量 Ｐ Ｒ 等 技 术 可 以 对 瘤 胃 微 生 物 的 分 Ｃ
一
个 极 其 复 杂 的 微 生 物 共 生 的 生 态 系统 。 胃微 生 物 瘤
类 、 量 及 进 化 关 系 、 系 结 构 以 及 重 要 基 因 表 达 进 定 区
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｄ ｖ ｌｐ ｆ ｒ ｎ ｕ ｃ ｉ ｎ ｌ ｏ ｕ ｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｆｃ ｓ ｏ ｈ ｔ ｄ ｎ ｒ ｍｅ ｓｒ ｃ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ ｍｅ ｔｆ ｎ ｔ ａ ｆ ｒ ｍｅ ，ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｓ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｕ ｎ ｏ ｍｉ ｒ ｂ ａ ｃ ｓ ｓｅ Ｗ ｉ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｏ ｌ ｃ ｌ ｒｂ ｏｏ ｙ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ． ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌ ｃ ｌ ｒ － ｃ ｏ ｉ ｌｅ ｏ ｙ ｔ ｍ． ｔ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｍｏｅ ｕ ａ ｉｌ ｇ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｕｔ ｅ ｈ ｏ ｕ
肪酸 （ Ｆ ， 用非蛋 白氮 （ Ｐ 合成 微 生物蛋 白质 Ｖ Ａ）利 Ｎ Ｎ）
以满足宿 主的需要 。
１ 瘤 胃 微 生 物 区 系 结构 变 化 的 监 测
瘤 胃可 以看作 是一 个天然 的发酵 罐 ， 微生 物区 其 系结 构 十分 复 杂 ． 而且会 随着 日粮 结构 、 境 等 因素 环
氨基酸在反刍动物中应用研究进展
氨基酸在反刍动物中应用研究进展由瘤胃合成的微生物蛋白（MCP），过瘤胃蛋白（RUP）和内源蛋白（ECP）提供的各种氨基酸（AA）是反刍动物体组织和乳蛋白合成的原料。
少量吸收后的AA为机体合成其它代谢前体物所必需。
因此AA营养对反刍动物营养研究很重要。
随着各国新蛋白体系的相继建立，使反刍动物AA营养逐渐向模块化方向发展。
尤其是20世纪90年代美国CNCPS体系的建立，将蛋白质营养与碳水化合物营养联系起来，建立了描述小肠可利用AA的动态模型。
进入21世纪，人们越来越倾向于应用各种新技术，调控AA在组织层次上的代谢。
本文将主要介绍近年来反刍动物AA营养研究热点。
1 反刍动物限制性氨基酸（LAA）研究进展限制性氨基酸（LAA）及其组成模式是决定反刍动物体内含氮物质利用的重要因素。
通过对可吸收LAA平衡调控可降低日粮蛋白用量，提高利用率，从而节约资源并能减少环境污染。
AA吸收效率、转运效率、吸收与排出比例是评定LAA顺序的基本方法（NRC 2001）。
在此基础之上应用饲养试验，十二指肠（真胃）AA灌注法和多血管瘘技术（沈向真，2004）初步建立了LAA体系。
研究一致认为Lys和Met是反刍动物的第一和第二LAA，而对其余AA限制性顺序，学术界仍存在争议。
这是因为瘤胃微生物影响，日粮和动物种类、生产目的和研究方法不同引起的。
王洪荣（1998）评定了3种蛋白质饲料的不同LAA顺序。
Greenwood和Tigemeyer（2000）认为生长牛的LAA顺序为Lys、Met、Thr。
McCuistion （2004）认为生长牛的LAA顺序为Lys、Met、His。
董晓玲（2003）研究了内蒙古绒山羊的LAA，根据氮沉积求出各种AA的相对限制性顺序依次为：Cys（72.17%）、Ser（54.25%）、Arg（51.76%）、Met（29.07%）、His（20.45%）；内蒙古绒山羊的LAA为Met和His。
然而甄玉国（2004）认为Met不是影响羊绒生长的主要LAA。
中国农业科学院和农大动物营养博士考题
中国农业科学院和农大动物营养博士考题2021年中国农科院动物营养博士考题真题名词解释pendfconjugatedlinoleicacid猜谜任选四举例说明氨基酸消化率的测定方法？奶牛低乳汁综合症的原因及研究进展？以畜禽为例说明热境应激对其的影响叶酸的生物学功能、缺乏症，叶酸与vb12的关系英国、美国、中国的能量体系有什么不同？能量体系之间的换算公式论述任选二以畜禽为基准表明幼年动物的生长对成年的影响分子生物学技术在动物营养中的营养及研究进展营养平衡对动物来说具有重要意义，以单胃或反刍动物为例说明纤维素与对它营养素吸收的影响及平衡对动物健康的意义2021中国农科院动物营养博士考题真题简答题1.反刍动物限制性氨基酸的研究方法？对照动物产品和食糜氨基酸组成的差异展开排序，例如单个氨基酸的消化道灌入，乳腺氨基酸的稀释，所需aa的消化道灌入、aa吸收率的方法测评aa的限制性顺序r2752.必需脂肪酸？猪的脂肪消化，吸收，代谢？3.家禽碘的营养？r3194.犊牛消化生理特点？r377,r131,r401论述题1.瘤胃微生物的研究进展？2.共轭亚油酸对猪生长性能的促进作用机制？p141农科院畜牧所<>博士研究生入学考试试题2021年1、如何评价锰的生物利用效率，影响其利用效率的因素有哪些？2、什么是蛋白质周转及其影响因素3、营养素对猪免疫系统功能拉艾的促进作用以及寡糖如何充分发挥功能性促进作用4、反刍动物与单胃动物脂肪代谢的区别，共轭亚油酸的生物合成途径以及如何通过营养手段展开调控5、综合分析基因、环境和营养对畜禽肉品品质的影响农科院畜牧所<>博士研究生入学考试试题2021年1、阴阳离子均衡在家禽上的促进作用、应用领域（20分后）2、断奶仔猪的营养生理特点？怎样做好仔猪的饲料添加剂？（20分）3、提高奶牛小肠aa消化率的方法措施（20分）4、酶制剂的最新研究。
你的观点与看法。
（20分）5、现在我国畜牧业所遭遇的问题存有哪些？你做为一名农业科学研究者的观点。
分子生物学技术在生物工程和农业生产中的应用
分子生物学技术在生物工程和农业生产中的应用随着科技的不断发展，分子生物学技术被广泛应用于生物工程和农业生产中。
分子生物学技术可以通过改造或改良基因，使植物或动物具有更好的抗病性、耐旱性、抗寒性等优异性状。
同时，分子生物学技术还可以提高农作物和畜禽的产量和品质，大大提高了农业的生产效率。
本文将详细介绍分子生物学技术在生物工程和农业生产中的应用。
一. 分子生物学技术在生物工程中的应用1. 基因克隆技术基因克隆技术是一种将外源基因导入宿主细胞中，使其表达所需功能的技术。
该技术可以通过切割宿主细胞DNA并插入外源DNA来实现。
基因克隆技术在生物工程中应用广泛，可以用于生产药品、工业酶、功能性食品和转基因生物等。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是指利用人类可编程的核酸编辑工具，如CRISPR-Cas9和TALENs工具，对基因进行精确的剪切、插入和修复等操作的技术。
基因编辑技术可以用于精准修复遗传疾病或改良生物性状等。
3. 基因检测技术基因检测技术是一种检测DNA序列或染色体异常的技术。
基因检测技术可以用于遗传疾病的筛查、家族史建立和肿瘤基因的检测等。
基因检测技术可以在早期检测出患者患有的疾病或携带的疾病基因，为个体健康提供了更好的保障。
二. 分子生物学技术在农业生产中的应用1. 基因转化技术基因转化技术是指利用分子生物学技术将植物或动物细胞中的基因修改，使其具有更好的抗病性、耐旱性、抗寒性等性状的技术。
基因转化技术可以提高农业生产效率，改善农作物和畜禽的品质和产量。
2. 细胞培养技术细胞培养技术是一种利用细胞外环境的控制和培养，使细胞得到生长和繁殖的过程。
细胞培养技术可以应用在植物无性繁殖、种子生产、茶树繁殖和植物组织培养等方面，大大提高了农业生产的效率。
3. 基因育种技术基因育种技术是一种利用杂交和选择技术，筛选出具备良好性状的生物个体并培育的过程。
基因育种技术可以显著提高种植物和家禽的产量、耐病性和耐逆性，同时提高了植物、家禽的营养价值和商品价值。
分子生物学在农业科学技术中的应用
分子生物学在农业科学技术中的应用
分子生物学在农业科学技术中有许多重要的应用。
以下是一些常见的应用领域：
1. 基因工程和转基因作物的开发：分子生物学技术可用于将有益的基因导入植物或动物细胞，以改良农作物的性状，例如提高抗病性、抗虫性和耐逆性等。
通过转基因技术，研发出耐旱、耐盐、耐病虫害等特性的作物。
2. 繁殖和繁殖改良：分子生物学技术可用于分析和鉴定理想亲本的基因型，以提高繁殖选择的准确性。
这可以有助于培育具有更好产量、质量、抗病性和适应性的作物品种，从而提高农业生产效率。
3. 诊断和预防疾病：分子生物学技术可用于检测和诊断农业作物和动物的疾病。
通过分子标记技术，可以迅速准确地鉴定病原体，帮助防控疾病的传播。
此外，分子生物学技术还可以用于开发新的疫苗和药物，以预防和治疗疾病。
4. 基因组学研究：分子生物学技术在农业科学中的另一个重要应用是基因组学研究，即对生物体基因组的全面分析。
通过基因组学研究，可以揭示作物和家畜的遗传特征，为育种和改良提供基础。
5. 食品安全检测：分子生物学技术可以用于检测食品中的基因修饰成分，以确保食品的安全性和可持续性。
分子生物学在农业科学技术中的应用有助于提高作物和畜禽的产量和品质，预防疾病传播，改良繁殖和育种方法，并提高食品安全性。
这些应用有助于推动农业的可持续发展和粮食安全。
分子生物学技术在农业生产中的应用
分子生物学技术在农业生产中的应用概述在农业领域，分子生物学技术的应用正在日益重要。
分子生物学技术可以通过改进农业生产的质量和生产率，帮助农民们更好地利用自然资源，实现供给侧的改革。
分子生物学技术的优势传统的农业生产方式存在许多的瓶颈，其中包括病虫害致死率高和生产效率低等问题。
而分子生物学技术则通过挖掘底层基因信息，能够更有效地管理农业生产，解决上述问题。
例如，通过在作物基因中插入防治虫害的基因序列，可以使庄稼在成长过程中具备更强的自我防御能力，既保护农民的农田，也提高了庄稼的产出效率。
同时，分子生物学技术能够提高农产品的品质，让消费者获得更好的购物体验，更易于获取社会赞誉。
综上所述，分子生物学技术是改进农业生产的最佳选择。
分子生物学技术的应用实例一.育种领域分子生物学技术在育种领域的应用极为广泛。
例如，一些科学家正在利用分子技术培育抗虫作物，如玉米和水稻，该技术对抗虫为作物提供了可行性的农业工具。
二.疾病控制领域除了在作物育种方面，分子生物学技术在疾病控制方面也发挥着重要作用。
研究发现，利用分子生物学技术制造的抗病毒作物能够抵御多种不良生物体的攻击，并极大地降低了生产损失。
此外，分子技术还能在病毒传染的危险地区发挥作用，采取抗病毒手段，有效控制了病毒传播范围，让农业生产受益。
三.营养领域分子生物学技术的另一应用是利用定向获得营养价值更高的生产食品，如维生素、纤维素、蛋白质等。
通过对庄稼的基因进行精细调整，人们可以提高一些农作物的养分浓度，使其对于人体更有益。
结论综上所述，分子生物学技术在农业生产中的应用具有深远的意义。
通过大力发挥分子生物学技术的优势，我们不仅可以提高绩效、提升产量和质量，还可以为全球革命性的食品供给提供框架支撑。
这将有助于实现我们完美的农业用途，为未来更智慧的发展蓝图打下基础。
反刍动物寄生虫病
确保饲料和饮水清洁卫生，避免污染和传播寄生虫。
饲养环境保持干燥和通风
干燥和通风的环境有助于减少寄生虫的滋生和传播。
定期药物预防
制定合理的药物预防计划
01
根据反刍动物的品种、年龄、健康状况以及寄生虫流行情况，
制定合理的药物预防计划，预防寄生虫感染。
选用高效、低毒的抗寄生虫药
02
选用高效、低毒的抗寄生虫药，减少药物残留和对环境的污染
案例四：山羊皮肤寄生虫病的流行病学调查
要点一
总结词
要点二
详细描述
皮肤寄生虫病是山羊常见的寄生虫病之一，流行病学 调查有助于了解病原特征、传播途径和分布情况。
皮肤寄生虫病主要由螨虫引起，感染后会出现瘙痒、 脱毛、结痂等症状。流行病学调查可了解病原特征、 传播途径和分布情况，为防治提供参考依据。防治时 需加强饲养管理和环境卫生，定期进行驱虫和治疗， 同时注意个人防护和消毒措施的落实。
不同种类的反刍动物对不同寄生虫的易感 性存在差异，某些寄生虫对某些特定种类 的反刍动物具有更高的易感性。
寄生虫的传播途径主要包括生物传播、机 械传播和化学传播等。
02
反刍动物常见寄生虫病
消化道寄生虫病
牛新孢子虫病
寄生于消化道黏膜上皮细胞内，引起腹泻、 吸收障碍等症状。
牛球虫病
寄生于牛的消化道，引起腹泻、贫血、脱水 等症状。
保证水源清洁卫生，避免污染和传播寄生虫。
疫苗接种和抗体监测
疫苗接种
根据当地寄生虫病的流行情况，选用合适的疫苗对反刍动物进行接种，提高其免 疫力，预防寄生虫感染。
抗体监测
定期进行抗体监测，了解疫苗接种效果以及反刍动物的免疫状态，及时调整疫苗 接种计划。
传统技术与现代分子生物学技术在瘤胃微生物多样性方面的研究
的各 种微生 物 ， 括瘤 胃原虫 、 胃细菌 和厌 氧真菌 ， ｇｔ） １５ 包 瘤 ａ 于 ９ ０年首次 提 出并 应用于瘤 胃厌氧 微生物研 ｅ 还 有少 数噬菌 体 从 １４ ８ ３年 Ｇ ｂｙ和 Ｄ ｌ ｏｄ在 反 ｕｒ ｅａ ｒ ｆ
刍动物瘤 胃内发现微生 物起 ， ２ 到 ０世 纪 初 ， 于 受 到 由
态 。 目前 已 证 明 的 表 现 型 微 生 物 还 不 足 以 明确 分 类 ．
分 组成 ， 守 区为所 有 细菌所 共 同拥 有 ， 保 细菌 间 无 明
因为不 同的生理 特征或 许掩饰 了遗传 相似性 ； 而相似 显 差异 ； 可变 区在长期 的进化 过程 中 ， 因不时 突变 ， 在 的生 理特征 和形态或许 掩盖 了微生物遗传 多样性 基 不 同 的细菌 间产 生较 大差异 。两者互 相交错排 列 ， 故 于表 现型 分类 已经不可 行 ， 以人们最 渴望 的分类方 可 以设计不 同的引 物对 所有 细菌 或特 定 细菌 的 Ｐ Ｒ 所 Ｃ 法应 该能够 反映 自然进 化关 系（ ａｋｎ等 ，９ ７ Ｒ ｓｉ １９ ）
培养， 因此 ， 胃微 生物 的多样 性被 严重低 估 （ ｍａｎ ２１ 以 １ Ｓｒ Ｎ 为靶 标 基 因 的 Ｐ Ｒ技 术 瘤 Ａ ｎ ． ６ Ａ Ｒ Ｃ 等 ，９ ５ 。 １９ ） 目前已知的瘤 胃微生物 只有 真实量 的 １ ％～ ０ １％ （ｏｔｎ ａ ５ Ｚ ｅ ｄｌ等 ，９ ８ 或 ５ ～ ５ （ ｒｕｅ等 ， ｅ １９ ） ％ １％ Ｋ ａ ｓ １ Ｓｒ Ｎ ６ Ａ基 因做为靶 标基 因的 Ｐ Ｒ技术是 目前 Ｒ Ｃ 最 常用 的一种 方法 。１ Ｓｒ Ｎ ６ Ｒ Ａ基 因是细菌 染色 体上
养 技 术 即 传 统 培 养 方 法 ，如 亨 盖 特 厌 氧 滚 管 技 术 绝 对厌 氧条件 比较 困难 ， 且非 常不经济 ， 正因 为如此 ， （ ｕ ｇｔ，９ ９ Ｋ ｍｒ Ｈ ｎ ａ １６ ； ａ ａ和 Ａ ａｗ ｌ２ ０ ） 最大似 然法 ｅ ｇｒａ，０ ３和 目前在实验 室能纯 培养 出的瘤 胃微生 物是有 限的 ， 纯
肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用研究进展
中国畜牧兽医 2024,51(4):1466-1479C h i n aA n i m a lH u s b a n d r y &V e t e r i n a r y Me d i c i n e 肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用研究进展唐 俊1,3,贺 荔2,王彭辉1,3,何小龙1,3,易唤明1,3,程箫1,3,任春环1,3,陈家宏2,王强军1,3,张子军2(1.安徽农业大学动物科技学院,合肥230036;2.安徽农业大学新农村发展研究院,合肥230036;3.安徽地方畜禽遗传资源保护与生物育种省级实验室,合肥230036)摘 要:近年来,随着各界对微生物功能的关注,人们对肠道微生物的研究也日益增多㊂在反刍动物的肠道中存在着大量的微生物,它们对宿主的营养代谢㊁免疫功能等起到了十分重要的作用,是影响机体健康的关键因素之一㊂肠道微生物受反刍动物的饲粮组成㊁年龄㊁基因型等因素的影响,而饲粮组成是影响肠道微生物最主要的因素,若饲粮改变,其中的粗纤维㊁蛋白质㊁碳水化合物等营养素均发生改变,肠道微生物也随之发生改变㊂反刍动物体内存在的有益微生物(如瘤胃球菌㊁藤黄微球菌㊁牛肠球菌等)对动物机体有积极的作用,而一些有害菌(如梭菌㊁苏黎世杆菌等)会破坏反刍动物体内环境的稳态,使机体免疫力㊁抗病力下降,容易产生疾病,严重影响反刍动物的健康㊂此外,除了肠道微生物会影响反刍动物机体健康外,益生菌和营养素也对反刍动物机体健康起到调控作用,而一般的措施都是在反刍动物饲粮中添加有益益生菌或营养素饲粮,这样既能补充日常的营养水平,也能防止有害微生物的增生,从而保障反刍动物机体的健康㊂作者综述了影响反刍动物肠道微生物的因素,以及益生菌和营养素对反刍动物健康生产的作用,旨在为合理调控反刍动物肠道微生物区系及为其健康发展提供理论参考,进而促进畜牧业的发展㊂关键词:肠道微生物;反刍动物;益生菌;营养素中图分类号:S 852.6文献标识码:AD o i :10.16431/j .c n k i .1671-7236.2024.04.015 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):收稿日期:2023-10-08基金项目:国家自然科学基金青年项目(32302802);安徽省高校自然科学研究重点项目(2023A H 051037);国家重点研发计划 山羊湖羊新品种新品系培育及良种扩繁殖 (2022Y F D 1300202)联系方式:唐俊,E -m a i l :2223936796@q q .c o m ㊂通信作者张子军,E -m a i l :z h a n g z i ju n @a h a u .e d u .c n R e s e a r c hP r o gr e s s o n t h eR o l e o f I n t e s t i n a lM i c r o b e s i n H e a l t h y Pr o d u c t i o no fR u m i n a n t s T A N GJ u n 1,3,H EL i 2,WA N GP e n g h u i 1,3,H EX i a o l o n g 1,3,Y IH u a n m i n g 1,3,C H E N G X i a o 1,3,R E N C h u n h u a n 1,3,C H E NJ i a h o n g 2,WA N G Q i a n g j u n 1,3,Z H A N GZ i ju n 2(1.C o l l e g e o f A n i m a lS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,A n h u i A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,H e f e i 230036,C h i n a ;2.N e wR u r a lD e v e l o p m e n tR e s e a r c hI n s t i t u t e ,A n h u i A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ,H e f e i 230036,C h i n a ;3.A n h u i P r o v i n c i a lL a b o r a t o r y o f An i m a l a n d P o u l t r y G e n e t i cR e s o u r c e sP r o t e c t i o na n dB i o l o g i c a lB r e e d i n g ,H e fe i 230036,C h i n a )A b s t r a c t :I nr e c e n t y e a r s ,w i t ht h ea t t e n t i o n p a i dt ot h ef u n c t i o no f m i c r o o rg a n i s m s ,p e o pl e s r e s e a r c h o n i n t e s t i n a lm i c r o b e s i s a l s o i n c r e a s i n g .I n t h e g u t o f r u m i n a n t s ,t h e r e a r e a l a r ge n u m b e r o fm i c r o o r g a n i s m s ,w h i c h p l a y a v e r y i m po r t a n t r o l e i n t h e h o s t s n u t r i t i o n a lm e t a b o l i s m ,i m m u n e f u n c t i o n ,e t c .,a n d a r e o n e o f t h ek e y f a c t o r s a f f e c t i n g b o d y he a l t h .I n t e s t i n a lm i c r o b e s i s af f e c t e d4期唐俊等:肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用研究进展b y d i e tc o m p o s i t i o n,a g e,g e n o t y p e a n do t h e r f a c t o r so f r u m i n a n t s,a n dd ie t a r y c o m p o s i t i o n i s t h e m o s t i m p o r t a n tf a c t o ra f f e c t i ng i n t e s t i n a lm i c r o b e s.I f th edi e t c h a n g e s,t h ec r u d e f i b e r,p r o t e i n, c a r b o h y d r a t e a n do t h e rn u t r i e n t sw i l l c h a n g e,a n d t h e i n t e s t i n a lm i c r o b e sw i l l a l s o c h a n g e.T h e r ea r eb e n e f ic i a lm i c r o o r g a n i s m s i n t h e b od y o f r u m i n a n t s,w h i c hh a ve a p o s i t i v e ef f e c t o n t h e a n i m a lb o d y,s uc ha s R u m i n o c o c c u s,M i c r o c o c c u s l u t e u s,E n t e r o c o c c u sb o v i s,e t c.,w h i l es o m eh a r m f u l b a c t e r i a(s u c ha s C l o s t r id i u m,Z u r i c h b a c te r i u m,e t c.)d e s t r o y t h eh o m e o s t a s i so ft h ei n t e r n a l e n v i r o n m e n t of r u m i n a n t s,r e d u c e t h e i m m u n i t y a n dd i s e a s e r e s i s t a n c eo f t h eb o d y,a n da r e p r o n e t od i s e a s e s,w h i c hs e r i o u s l y a f f e c tt h eh e a l t h o fr u m i n a n t s.I na d d i t i o nt oi n t e s t i n a l m i c r o b e sa f f e c t i n g t h eb o d y h e a l t ho f r u m i n a n t s,p r o b i o t ic s a n dn u t r i e n t s a l s o p l a y a r e g u l a t o r y r o l e i n t h eb o d y h e a l t ho f r u m i n a n t s,a n dt h e g e n e r a lm e a s u r e sa r et oa d db e n e f ic i a l p r o b i o t i c so rn u t r i e n td ie t s t o t h e d i e t s of r u m i n a n t s,w h i c hc a nn o t o n l y s u p p l e m e n t t h ed a i l y n u t r i t i o n l e v e l,b u t a l s o p r e v e n t t h e p r o l i f e r a t i o no f h a r m f u lm i c r o o rg a n i s m s,s o a s t o e n s u r e th e h e a l t ho f r u mi n a n t s.T h e a u t h o r sr e v i e w t h ef a c t o r sa f f e c t i n g t h ei n t e s t i n a l m i c r o b e so fr u m i n a n t sa n dt h ee f f e c t so f p r o b i o t i c s a n dn u t r i e n t so nt h eh e a l t h yp r o d u c t i o no f r u m i n a n t s,a i m i n g t o p r o v i d ea t h e o r e t i c a l r e f e r e n c ef o rt h er e a s o n a b l er e g u l a t i o no f t h e i n t e s t i n a lm i c r o b e so fr u m i n a n t sa n di t sh e a l t h y d e v e l o p m e n t,s o a s t o p r o m o t e t h e d e v e l o p m e n t o f a n i m a l h u s b a n d r y.K e y w o r d s:i n t e s t i n a lm i c r o b e s;r u m i n a n t s;p r o b i o t i c s;n u t r i e n t随着中国居民生活水平的不断提高,对反刍动物的肉制品及奶制品的需求量也不断增加,因此,在畜牧业发展中保护反刍动物的机体健康也是间接保护了人类的身心健康㊂在实际生产过程中,反刍动物的健康受诸多因素影响,如养殖方式㊁抗生素㊁高精饲粮等㊂虽然抗生素类添加剂在畜牧业发展中能起到积极的作用,使养殖成本持续下降,动物产品数量也成倍增长,但是由于使用了抗生素,导致了抗药性细菌的数量和比例有所上升,且抗生素还会有一些残留在动物产品及周边环境中,从而导致更广泛的危害[1],严重影响了畜禽的机体健康㊂现代的集约化养殖不断扩大规模,养殖密度过大导致反刍动物动物免疫力发生了改变,进而导致容易患发炎症㊁腹泻等疾病,严重影响了反刍动物的健康[2]㊂饲料是反刍动物的主要能量来源,适宜的精粗饲料比可以提高反刍动物的采食量㊁日增重及产奶量等生产性能,过高或过低的能量摄入都将影响反刍动物的生长发育㊂饲粮㊁基因型㊁年龄均可使反刍动物的肠道微生物发生改变,而肠道微生物㊁益生菌和营养素可共同促进动物机体健康,提升动物的生产性能(采食量㊁日增重㊁产奶量㊁免疫力及抗病力),从而促进畜牧业的发展(图1)㊂然而,目前鲜有系统性综述肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用及研究进展㊂鉴于此,作者对影响反刍动物肠道微生物的因素及如何通过调控措施来保证反刍动物机体的健康进行综述,旨在为今后对反刍动物动物肠道微生物展开深入研究提供重要的指导,并为制定相应的措施来提升反刍动物的健康水平和生产性能奠定一定的理论基础㊂1肠道微生物的概述肠道的微生物数量庞大,种类丰富[3-4],肠道微生物的结构与功能是维持机体内环境稳定的关键,但不同种类的微生物结构与功能差异较大[5],动物是由宿主机体和各种共栖微生物组成的 共生总体 ,影响动物健康的不仅仅是宿主机体的调控作用,还有体内各种微生物,这些微生物可以通过相互作用或者影响宿主机体来影响动物健康㊂有研究发现,肠道内的微生物对机体的代谢和免疫功能及营养吸收等密切相关[6],在维护反刍动物健康以及适应进化中都扮演着重要角色[7-8]㊂肠道微生物通过与宿主的交互作用,形成了一个复杂的微生态系统㊂肠道是反刍动物的后消化道,它是对养分进行消化和吸收的最主要的地方,而在它的内部,定植的微生物发挥着参与蛋白质消化吸收㊁多糖㊁脂多糖㊁氨基酸㊁维生素合成等代谢通路的重要作用[9-11],同时,还对短链脂肪酸㊁胆汁酸㊁多酚代谢等多种代谢途径进行调控,通过信号传导,调控多个器官组织的活动,进而对反刍动物的健康和生产性能产生影响[12]㊂7641中 国 畜 牧 兽 医51卷图1 肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用F i g.1 T h e r o l e o f i n t e s t i n a lm i c r o b e s i n r u m i n a n t h e a l t h p r o d u c t i o n 2 影响反刍动物肠道微生物的因素反刍动物胃肠道中生存着大量微生物,在正常情况下这些微生物已适应宿主的生存环境,构成了微生物㊁宿主和环境之间的生态平衡,对正常肠道微生物的运行起着重要作用[13]㊂无论是反刍动物自身还是外部环境,都会对肠道微生物的多样性造成影响㊂目前人们普遍认为,反刍动物的饲粮组成㊁年龄和基因型等是影响反刍动物肠道微生物多样性的主要因素㊂2.1 饲粮组成由于其生存环境或饲粮底物的改变,肠道微生物的菌种组成也会发生变化,如饲粮类型及饲粮中粗纤维㊁碳水化合物㊁蛋白质等含量都会对肠道微生物菌群产生影响;反之,肠道微生物群可为宿主合成丰富的酶㊁维生素和蛋白质[14]㊂对于反刍动物来说,瘤胃微生物受许多因素的影响,全球瘤胃普查项目(G R C )研究表明,瘤胃中的菌群结构与宿主㊁饲料等因素有很大关系,饲粮在众多因子中起主导作用[15]㊂T a o 等[16]以关中地区山羊为对象,就不同饲料添加量(35%~65%)对其瘤胃微生物菌群结构产生的影响进行分析发现,在高精料量的山羊瘤胃中,有害菌(如梭菌㊁苏黎世杆菌等)的数量明显增加,有益菌(如瘤胃球菌㊁藤黄微球菌㊁牛肠球菌等)的数量明显下降㊂L i a n g 等[17]利用宏基因组测序对6组不同饲粮结构的成年健康肉牛粪便样品进行分析发现,每组中拟杆菌门㊁厚壁菌门㊁变形菌门为优势菌群,且不同的饲粮结构影响着肉牛肠道微生物群落的多样性及组成㊂M a o 等[18]研究表明,饲喂高淀粉饲粮会损伤奶牛肠道功能并提高肠道p H ,降低微生物丰富度和多样性,破坏宿主微生物群落稳态,影响奶牛健康,减少产奶量和产品质量,给牧场造成很大的经济损失㊂韩笑瑛[19]利用16Sr R N A 测序和实时荧光定量P C R 分析高谷物饲粮对山羊盲肠微生物群落的影响,结果表明,与干草饲粮相比,高谷物饲粮增加了山羊盲肠的长度㊁重量及盲肠中可发酵碳水化合物含量(淀粉比例及总短链脂肪酸(S C F A s )㊁氨态氮浓度),提高了盲肠微生物的丰富度,降低了厚壁菌门(F i r m i c u t e s )和拟杆菌门86414期唐俊等:肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用研究进展(B a c t e r o i d e t e s)丰度,增加了淀粉分解或其他淀粉消化细菌(如双歧杆菌属(B i f i d o b a c t e r i u m)㊁普氏菌属(P r e v o t e l l a)和密螺旋体属(T r e p o n e m a))的增殖㊂W e l c h等[20]通过变更饲粮成分分析肉牛直肠内容物样品微生物群落,结果显示直肠内容物中微生物群落会发生改变,同样在贺兰山羊中也发现,肠道微生物群落结构随着食物的季节性变化而发生改变[21]㊂可见,饲粮一旦变化,反刍动物肠道微生物获取的能量也会发生改变,其丰富度也会发生变化,当机体内肠道微生物的动态平衡一旦打破,最终将影响反刍动物的健康㊂2.2年龄反刍动物的饲粮组成㊁生活习惯㊁胃肠功能等会随着年龄的增加而发生变化㊂因此,年龄也是对动物肠道微生物种群和结构多样性产生影响的一个重要因素,肠道微生物会随着动物年龄的增长而出现一系列的动态变化㊂与成年动物相比,新生动物的胃肠道几乎没有定植微生物,但随着年龄的增长,其胃肠道中的微生物多样性会有所增加㊂周颖等[22]对12个不同日龄组的山羊瘤胃微生物进行分析表明,在7日龄到3月龄,山羊瘤胃中拟杆菌门丰度会逐渐增加,之后会逐渐减少,在6月龄之后趋于稳定,而变形菌门的丰度则呈现出与之相反的变化趋势㊂张科[23]研究发现,刚出生的山羊瘤胃细菌以芽孢杆菌属(B a c i l l u s)和乳杆菌属(L a c t o c o c c u s)为主要优势菌属,约占65%以上;出生后第3天,芽孢杆菌和乳球菌的相对丰度逐渐降低,而主要属则变为异养丙酸杆菌和拟杆菌㊂郭文杰等[24]在早期测定了0.5㊁1.5㊁2.5㊁3.5岁牦牛直肠微生物区系,结果表明,不同年龄牦牛中的优势菌门都为厚壁菌门和拟杆菌门,这2个门类的相对丰度之和都在97%以上,但随着年龄的增长,厚壁菌门相对丰度在1.5~2.5岁增加,至3.5岁时又降低到与0.5岁相同的水平,相对丰度最高的菌属为拟杆菌属(B a c t e r o i d e s),且在不同年龄之间无显著差异㊂P a u l i n等[25]研究了从出生到断奶牛瘤胃微生物的发育规律,结果表明,第1天奶牛瘤胃内菌群结构发生了3次显著变化;第2天瘤胃菌落主要以变形菌门(P r o t e o b a c t e r i a)和拟杆菌门(B a c t e r o i d e t e s)为主,巴氏菌科(P a s t e u r i a c e a e)在科水平上占主导地位;第2~3天奶牛瘤胃菌群结构发生急剧变化,直到第12天才稳定,其中优势菌群变成了以拟杆菌属(B a c t e r o i d e t e s)㊁普氏菌属(P r e v o t e l l a)㊁链球菌属(S t r e p t o c o c c u s)和梭菌属(F u s o b a c t e r i u m)为主;第15~83天由于摄入饲粮的影响,普氏菌属(P r e v o t e l l a)成为唯一的优势菌属,其他种类的含量明显下降或完全消失㊂随着年龄的增长,反刍动物从出生时肠道无微生物定植到越来越多的微生物滋生,在机体内占据优势的微生物群会随着年龄的增长而发生变化,后续随着饲粮的增加肠道微生物的变化会更加频繁㊂2.3动物基因型运用分子生物学技术研究发现,反刍动物的基因与其体内的肠道微生物结构有着密切的关系,不同动物的肠道微生物具有个体特异性[26]㊂S u n 等[27]使用G2系统芯片比较了野生山羊和家养山羊的粪便微生物结构,结果表明,相较于家养山羊,野生山羊中梭状芽孢杆菌科㊁杆菌科㊁拉克诺斯科和肠杆菌科是变异最大的科系㊂兰阿峰等[28]研究发现,山羊和晋南牛瘤胃中产甲烷菌的数量有很大的不同㊂Q i n等[29]研究表明,与晋南牛相比,牦牛瘤胃微生物的演化关系较差,但其中未经培养的种类比例较高,且与纤维溶解相关的菌株序列也较高,除此之外,在瘤胃中还存在着许多特有的纤维溶解菌㊂此外,疾病㊁海拔[30]㊁性别[31]等因素均对肠道微生物有影响㊂当动物机体内有害菌滋生后,动物免疫力下降,导致动物容易发生疾病㊂随着宿主分布地域间距离增加,其共有菌群的比例逐渐递减,菌群差异逐渐会增大㊂性激素与肠道微生物群一般是相互作用的,而雌激素和睾酮与肠道微生物群的结构和组成密切相关㊂反刍动物品种不同,其基因型的差异就决定了体内肠道微生物的不同,不同个体肠道内环境均存在一定差异,而基因型的差异加剧了机体内肠道微生物的差异㊂3反刍动物健康生产的调控措施3.1益生菌益生菌(p r o b i o t i c)又称为益生素㊁微生态制剂或活菌制剂等,是一种可通过改善动物的胃肠道微生物菌群的平衡从而对宿主产生有利影响的活的微生物[32]㊂乳酸杆菌㊁芽孢杆菌㊁双歧杆菌㊁酵母菌等都是比较常见的益生菌㊂在反刍动物中,酵母培养物(Y C)和酿酒酵母(S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e)是目前最具应用前景的微生物菌种培养物㊂酿酒酵母是一种能在瘤胃或类似于无菌条件下增殖的菌株,同时还能促进纤维素的水解和酶解㊂益生菌属于一种具有优势的细菌,它能够增加肠道中有益菌群的数量,维持肠道菌群的平衡,在提升反刍动物的健康9641中国畜牧兽医51卷和生产性能方面有着重要的影响,所以益生菌经常被用作饲料添加剂,并被广泛用于畜牧业中㊂3.1.1益生菌对反刍动物采食量的影响采食量对反刍动物的生产力有直接的影响,也是评价益生菌对反刍动物生产力作用效果的最直观反应㊂有研究显示,饲喂纳豆枯草芽胞杆菌可以促进犊牛的采食量增加,从而缩短断奶日龄,促使犊牛提早断奶[33]㊂在奶牛的饲喂过程中,加入有活力的酵母菌可增加奶牛的采食量,并显著缩短奶牛的采食时间,这可能是因为在反刍动物的瘤胃壁上存在着密集的接触受体,它们可以通过对食糜部分物理信息的感知来反馈性地调节动物的采食量[34]㊂研究发现,在梅花鹿饲料中加入乳酸菌,不仅可以提高鹿的采食量,而且还能促进其生长发育[35-36]㊂3.1.2益生菌对反刍动物日增重的影响日增重是一个反映反刍动物生产性能的重要指标,酵母菌培养物不仅可以改善动物的采食量,而且还可以提高肉牛的日增重㊁宰前活重和胴体重[37-38]㊂J i a 等[39]报道,在喂食芽胞杆菌后,荷斯坦奶牛的瘤胃p H维持在6.3~7.2,由于芽胞杆菌的存在,荷斯坦奶牛的瘤胃p H维持在一个较好的范围,可明显增加犊牛的日增重㊂许斌斌[40]用体外瘤胃发酵技术研究发现,用酿酒酵母饲喂肉牛,在不影响其采食的前提下,可使其日增重明显增加㊂此外,还有研究显示,对小母牛饲喂酿酒酵母,各组之间干物质和采食量没有任何差别,日增重得到了明显改善[41]㊂吴占月等[42]在欧拉羊饲粮中添加双歧杆菌的试验结果显示,该饲料具有较好的抗氧化性能,其中小剂量的双歧杆菌可显著改善欧拉绵羊的生长发育,并增加欧拉绵羊的体重及肠道微生物数量㊂3.1.3益生菌对反刍动物产奶量及乳品质的影响益生菌也会影响反刍动物的产奶量及乳品质,在奶牛饲粮中加入益生菌可促进奶牛生产,改善乳品质㊂在荷斯坦奶牛饲粮中加入乳酸杆菌后,可以提高奶牛肠道中瘤胃球菌属等有益菌的丰度,同时还能明显降低蜡样芽胞杆菌等条件致病菌的丰度,从而提高奶牛的产奶量,改善乳品质[43]㊂Q u等[44]研究发现,用米曲霉培养物饲喂奶牛可使奶牛平均产奶量增加0.8%,乳蛋白由2.94%上升至2.96%,且乳脂含量明显增加㊂在热应激的情况下,给奶牛饲喂酿酒酵母并不会对其干物质采食量造成影响,且还可以提高其产奶量和产奶量/干物质摄入量的比值,与对照组相比,饲喂酿酒酵母组奶牛体重明显上升,这对减轻奶牛的热应激很有帮助[45]㊂S i n g h[46]研究发现,用益生酵母1026饲喂奶牛可使其产奶量增加2%~30%,而平均产奶量可提高7.3%;此外,益生酵母1026在全生育期和热应激期均能明显增加奶牛的干物质采食量及泌乳能力,并能显著增加牛奶中的脂肪及蛋白含量,对奶牛的生产性能具有积极作用㊂3.1.4益生菌对反刍动物免疫力及抗病力的影响如果动物肠道生理功能失调或肠道微生物平衡被打破,就会造成兼性厌氧型的条件致病菌和需氧的病原菌大量繁殖,对动物机体的健康造成威胁,如肠杆菌属(E n t e r o b a c t e r i u m)㊁肠球菌属(E n t e r o c o c c u s)㊁致病性大肠杆菌属(E s c h e r i c h i a c o l i)㊁变形杆菌属(P r o t e u s b a c i l l u s v u l g a r i s)㊁假单胞菌属(P s e u d o m o n a s)等,但机体摄入了有益微生物制剂后,它会消耗消化道内的大量氧气,并快速生长和繁殖,在消化道内形成一种厌氧环境,导致需氧和兼氧性致病菌数量减少,有益微生物菌群成为优势菌群,从而提升动物的免疫力及抗病力[47]㊂经调查,在幼龄反刍动物饲粮中加入益生菌菌剂,能够降低断奶应激对幼龄反刍动物所造成的不良影响,进而促进胃肠道微生物达到动态平衡,提高机体对疾病的抵抗力,最终促进犊牛的健康成长[48]㊂D a b i r i 等[49]添加益生菌饲喂羔羊发现,羔羊的免疫力明显高于对照组,且益生菌可提高淋巴细胞及免疫球蛋白水平㊂在初生反刍动物的肠道内存在着大量的致病微生物,如大肠杆菌㊁志贺菌属㊁沙门菌等㊂腹泻会引起犊牛死亡,并会引起牛后期生长发育不良,生产性能下降,此外还会诱发呼吸系统疾病,对犊牛的健康造成很大的危害[50]㊂研究表明,稳定的乳酸杆菌可提高犊牛的免疫力,并可对抗病原菌[51],给初生犊牛饲喂乳杆菌㊁链球菌能减少腹泻[52];饲喂粪链球菌和嗜酸杆菌可使犊牛死亡率从10.2%降到2.8%,腹泻率从82%降到35%[53]㊂王海玉等[54]通过研究复合益生菌对羔羊粪便微生物的影响发现,在饲粮中添加复合益生菌能够调控仔羊肠道菌群,增强机体免疫功能,减少炎性反应及腹泻,缓解断奶应激对仔羊的损伤㊂乳腺炎属于对奶牛生产造成影响的重大疾病之一,当病原菌侵害乳腺后会导致乳腺细胞变形和死亡,使奶牛乳腺产生炎症,牛乳体细胞数增多[55]㊂在患有乳腺炎的奶牛饲粮中添加乳酸菌,既能减少乳汁中的体细胞数,还能减少导致乳房炎的肠球菌和链球菌的丰度[56]㊂造成奶牛乳腺炎的最主要原因是由于金黄色葡萄球菌等病原微生物的感染,而丁酸梭菌可对金黄色葡萄球菌等有害07414期唐俊等:肠道微生物在反刍动物健康生产中的作用研究进展菌的生长产生抑制作用,从而对肠道菌群的平衡进行调控[57]㊂添加益生菌可有效预防和治疗奶牛隐性乳房炎[50],这与M a等[58]研究结果一致㊂因此,肠道微生物失衡可能是导致乳腺炎的一个重要因素,利用益生菌修复肠道微生物是一种有潜力的治疗方法㊂表1就益生菌对反刍动物健康生产的影响进行了总结㊂表1益生菌对反刍动物健康生产的影响T a b l e1E f f e c t s o f p r o b i o t i c s o nh e a l t h p r o d u c t i o no f r u m i n a n t s益生菌P r o b i o t i c s试验动物T e s t a n i m a l生产性能P r o d u c t i o n p e r f o r m a n c e参考文献R e f e r e n c e s乳酸杆菌L a c t o b a c i l l u s 奶牛㊁鹿奶牛产奶量增加,乳品质提高,乳房炎感染风险降低;鹿采食量增加丁亚伟等[35]㊁G a o等[56]㊁X u等[59]芽孢杆菌B a c i l l u s 奶山羊,奶牛羊产奶量提高,乳蛋白率㊁乳糖率㊁乳脂率及奶牛日增重显著提高J i a[39]㊁M a等[60]纳豆枯草芽胞杆菌B a c i l l u s s u b t i l i s n a t t o犊牛采食量明显增加,断奶日龄缩短陈凤梅等[33]双歧杆菌B i f i d o b a c t e r i u m欧拉羊㊁山羊欧拉羊的日增重和山羊的体重显著增加吴占月等[42]㊁A p a s等[61]酵母菌S a c c h a r o m y c e s 肉牛㊁奶牛肉牛日增重㊁宰前活重和胴体重增加;奶牛采食量提高2.5%仲伟光等[34]㊁D a r等[2]酿酒酵母菌S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e 肉牛㊁小母牛㊁奶牛肉牛和小母牛日增重显著增加;奶牛体重及产奶量显著增加许斌斌[40]㊁G u j a r等[41]㊁Z h u等[45]米曲霉培养物A s p e r g i l l u s o r y z a e c u l t u r e奶牛奶牛产奶量㊁乳脂率㊁乳蛋白均增加S i n g h[46]丁酸梭菌C l o s t r i d i u mb u t y r i c u m 绵羊绵羊的终末体重和平均日增重增加,料重比降低陈晓雨等[62]复合益生菌C o m p l e x p r o b i o t i c s羔羊㊁犊牛羔羊和犊牛的腹泻率降低,免疫能力增强李萌等[53]㊁王海玉等[54]3.2营养调控饲粮营养水平是反刍动物健康生长的关键,合理的饲粮营养调控可以提高反刍动物的繁殖能力㊁生产性能㊁免疫力和抗病力等[63]㊂目前,在饲粮中添加营养素来调控反刍动物生产效率已达成共识㊂3.2.1营养调控对反刍动物繁殖性能的影响随着现代规模化养殖技术的发展,由于营养代谢导致的生殖障碍问题日益凸显,如何从营养角度进行调控并提高畜禽繁殖率具有重要的理论和现实意义㊂通常情况下会通过饲粮对家畜进行营养调节,研究显示,在冬季补充大麦秸秆和燕麦干草能够提升放牧牦牛的繁殖性能,从而提高其产犊率,缩短产后乏情期[64];俞联平等[65]饲喂的饲粮主要以浓缩料和预混料为基础,这不但提高了放牧藏母羊的生育存活率,还增加了藏寒杂种羔羊的日增重;在高原环境下,雌性湖羊在孕晚期维持高热量饲料(含23.72%蛋白质㊁35.01M J/k g消化能),可以增加产羔及多羔数量,而除能量与蛋白质的摄取外,矿物质与维他命也是调节母羊生殖能力的营养素[66];在饲粮中添加0.3m g/k g酵母硒能显著增加湖羊的发情周期,增加血液中生殖激素的含量,并能显著改善其卵巢中某些生殖相关基因的表达量,使卵泡发育加快[67];在饲粮中添加维生素A可将母牛的首次受精率提高28%,给绵羊注射维生素A可促进排卵[68-69];在饲料中加入维生素A可显著提高滩ˑ湖杂羊的情期受胎率㊁配种妊娠率㊁平均产羔率及羔羊出生体重,但与添加胡萝卜相比差异不大[70];在饲粮中添加维生素B及酵母粉对安格斯犊牛的体重㊁日增重㊁体高及体斜长均有明显的改善作用[71],这与姚志浩等[72]关于维生素B对波杂山羊体重的影响相吻合,这是由于复合维生素B属于水溶性维生素,为一种低分子化合物,在维持人体正常的生理和代谢功能方面起着十分关键的作用,常被作为一种营养添加剂,能够提高饲料转化率,同时还能够提高动物的食欲和抗病力㊂1741中国畜牧兽医51卷3.2.2营养调控对反刍动物肉品质的影响肉品质评价指标包括肉的嫩度㊁肌内脂肪(I M F)㊁色泽㊁p H㊁风味等㊂王鸿泽[73]研究发现,在环湖牦牛的饲粮中提高能量水平可提高脂肪转运㊁背最长肌脂肪合成及减缓脂肪分解等基因m R N A的表达,加速肌内脂肪沉积,从而改善肉质嫩度㊁风味㊁持水性及营养成分的组成和含量㊂刘龙龙等[74]研究发现,高能饲料可增加牛背最长肌内的胶原溶解率及胶原含量,这是因为能量水平对牛肉合成的胶原蛋白总量有很小的影响,但对盐溶性和酸溶性胶原蛋白的比例及胶原蛋白的交联程度有明显的影响,从而导致肉的成熟率下降,嫩度也会相应地得到提升㊂还有一些研究显示,在12月龄阉牛饲粮中添加维生素A可在一定程度上提高背最长肌和臀中肌的肌内脂肪含量,这对改善牛肉品质㊁提高大理石花纹评分都有正面的影响[75];在荷斯坦奶牛中加入营养素可使其生长速度明显加快,同时也可使其肉质变得更嫩㊁更好[76];在添加不同营养调控剂对肉牛增重性能㊁胴体品质及肉品质的影响研究中发现,2种营养调控剂(第1种调控剂主要成分为糖萜素㊁牛至油㊁微量元素和维生素等;第2种营养调控剂主要成分为半胱胺㊁微量元素和维生素等)都可以增加肉牛的脂肪覆盖率㊁眼肌面积㊁肌苷酸(I M P),其中I M P在牛肉的风味物质中起到了主要作用,因此,2种营养调控剂都可以改善肉牛肉的风味美感[77];给牧场羊群补充黑麦草,能够确保羊肉的颜色和脂肪的稳定,同时还能增加脂肪酸的含量[78];在冷季放牧绵羊饲粮中添加苹果酸㊁半胱胺㊁糖萜素等复合营养调节剂,可提高绵羊肌肉剪切力,增加肌肉中的粗蛋白质㊁粗脂肪及氨基酸含量,提高肉的嫩度㊁鲜味及营养价值[79]㊂反刍动物自身能够合成共轭亚油酸(C L A), C L A具有抗癌㊁抗氧化㊁促生长㊁降低脂肪沉积及免疫调节等重要生理功能㊂王思飞[80]就饲粮精粗比例对滩羊生产性能与肉品质的影响研究发现,精粗比为3ʒ7时,饲粮中C L A含量㊁血液中硬脂酰C o A脱氢酶(S C D)与脂肪酸合酶(F A S)含量均较高,可提高不饱和脂肪酸的生成,利于C L A在羊肉中沉积,并可加快滩羊生长速度及肌肉皮下脂肪中C L A的生成,改善滩羊的肉品质㊂3.2.3营养调控对反刍动物产奶量及乳品质的影响乳蛋白是牛奶㊁羊奶中最重要的一种成分,具有很高的营养价值㊂闫金玲等[81]研究发现,在高产奶量(>22k g/d)奶牛饲粮中添加瘤胃蛋氨酸后其产奶量将显著上升,且可显著改善乳蛋白及乳脂含量㊂刘延鑫等[82]也证实在夏季饲粮中加入过瘤胃氨基酸制品,可明显改善奶牛乳蛋白,并有增加奶牛产奶量的趋势㊂在生产实践中,常通过向奶牛饲粮中添加脂肪以减轻奶牛早期泌乳的负性失衡,从而改善奶牛的低乳脂综合征㊁酸中毒等消化系统和代谢性疾病㊂裴明财等[83]曾指出,过量的瘤胃脂肪能明显提高奶牛的产奶能力,并能改变奶牛的乳汁组成,使乳脂含量提高6.23%,乳蛋白含量降低4.51%㊂如果在饲料中添加过多的不饱和脂类,将会对奶牛体内的脂肪及产奶量造成不利影响㊂有研究表明,因为能量失衡,放牧养殖的蒙古羊母羊的产奶量和乳品质都会受到影响,通过补充精饲料可以改善它们的泌乳性能[84];在热应激条件下,用8%㊁12%㊁16%甜菜粕代替同等数量的玉米青贮,可增加奶牛的泌乳能力,其中12%甜菜粕可使奶牛的泌乳能力达到最佳[85];在热应激奶牛饲粮中添加100g/d 植物提取物(含18种中草药),可增加奶牛产奶量㊁乳脂及乳蛋白含量,并有增强免疫力的作用,缓解奶牛热应激,促进机体健康[86]㊂3.2.4营养调控对反刍动物免疫力及抗病力的影响均衡合理的饲料搭配能够促进动物的免疫系统发育㊁免疫能力维持和功能发挥,提高其抗病力,抵御病原微生物的产生㊂一般情况下,饲粮中非结构性碳水化合物含量不能超过40%,超过该含量将引起瘤胃酸中毒等代谢性疾病,如大量摄取糖类物质的绵羊瘤胃及盲肠中会出现大量的产气荚膜梭菌,严重时可引起肠毒血症[87]㊂除此以外,母羊在妊娠后期能量供应不充足很容易造成妊娠毒血症,如果能够预防低血镁㊁低血钙的产生,就可以有效地预防妊娠毒血症的发生[88]㊂很明显,营养物质的缺乏或过度都会对免疫细胞的数量和活性产生影响㊂在饲粮中添加鱼油㊁糖萜素能够有效提升妊娠母羊的免疫力,对细胞免疫进行强化,还能促进血浆中淋巴细胞的数量增加,糖萜素可以通过提高淋巴细胞转化率㊁免疫球蛋白G活性,对动物体内的非特异性和特异性免疫等进行强化㊂王曼等[89]研究发现,牛至油㊁糖萜类化合物对荷斯坦公牛具有明显的改善作用,对其机体的免疫能力及内分泌系统均有明显的改善作用㊂植物提取物可调节绵羊机体的免疫功能,柳树㊁落叶松㊁百里香等植物的提取物都能有效抑制嗜中性粒细胞的过氧化反应,将这些植物提取物添加到饲粮中可提高哺乳母羊的中性粒细胞的抗炎能力㊂维生素A㊁维生素E和胡萝卜素等微量元素在动物体内具有很好的抵抗力,饲粮中补充维2741。
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第31卷第4期黄牛杂志VO1.31NO.4 2005年7月JOurnal Of yellOW Cattle Science Jul.2005文章编号:1001-9111(2005D04-0062-04分子生物学技术在反刍动物营养中的应用韩爱云黄仁录李建国(河北农业大学动物科技学院河北保定071001D摘要:本文对利用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质;在分子水平上研究营养与基因表达~调控的关系以从根本上阐明营养对机体的作用机制;利用基因工程技术开发饲料资源等三个方面进行了综述O最后探讨了分子生物学在动物营养中的存在问题及应用前景O关键词:分子生物学;基因表达;分子营养;微量元素中图分类号:S813.3文献标识码:A近几十年来随着分子生物学理论及实验技术在生命科学领域各学科的渗透及应用产生了许多新兴学科其中分子生物学原理和技术与动物营养学的有机结合产生了分子营养学O虽然分子营养学的提法颇有争议但动物营养的诸多方面研究确实已经进入到分子水平[1]O分子生物学技术在动物营养学中的应用主要包括:利用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质;在分子水平上研究营养与基因表达~调控的关系以从根本上阐明营养对机体的作用机制;利用基因工程技术开发饲料资源等O 本文就以上三个方面进行简要介绍O1利用分子生物技术改造或生产动物性营养物质1.1促进动物生长自Palmiter(1982D等获得超级巨鼠以后大大鼓舞了科学家利用转基因技术探索改良畜禽品种的热情O对家畜的转基因研究最早是向家畜体内导入生长激素(G~D基因人们以此期望提高家畜的生长速度改善饲料报酬O目前已有不同结构的G~基因序列已经在羊上进行了移植但还没有比金属硫蛋白启动子调控的G~基因序列更成功的O在金属硫蛋白基因启动子调控的G~基因中OMTSG~-10是在绵羊上应用的很有前景的一种结构形式OWard和BrOWn等报道OMTSG~-10转基因羊经历了3个繁殖周期动物的健康状况良好并且还发现转基因羊在4个月以后生长速度与对照组相比快15%~20%胴体瘦肉率也得到显著提高O1.2改善畜产品质量外源基因不仅能在转基因动物中得到整合和表达而且能获得组织特异性(乳腺组织D和发育特异性表达O因此只要转入相关的基因不仅可以提高产乳~肉~皮~毛等畜产品的产量而且也可以改变畜产品的质量这是常规育种和突变方法所不能完成的O 1.2.1改善产乳性状外源基因在乳腺中的表达可改变乳汁的成分它的应用有两个方面:一是提高乳汁的营养价值如导入乳铁蛋白基因提高乳铁蛋白在乳中的含量弥补牛奶中铁含量的相对不足;导入溶菌酶基因可以降低乳中细菌的含量O英国培育出一只转基因绵羊其乳中含人G1-抗凝蛋白酶含量高达30mg/mL O对于乳用家畜天然乳汁中的溶菌酶水平较低可能是导致乳房炎高发病率的主要原因而人乳中溶菌酶含量比牛~绵羊和山羊乳中含量高出1500~4000倍O Murray等将人乳溶菌酶基因导入小鼠获得了有活性的乳腺专一性表达通过这一途径有可能实现对乳用家畜乳用成分的改良乳汁成份中溶菌酶含量的提高不仅可以减少乳畜乳房炎的发生还能延长奶的保鲜期O另外研究证明牛奶常使人感染结核杆菌而马乳脂具有抗牛型结核杆菌的作用肉用马乳腺细胞基因改造牛奶品质即可起到治疗结核病的作用O二是生产药用蛋白[2 3]O胰岛素牛奶~生长激素山羊奶可治疗血友病的凝血因子IX的山羊奶以及带有疟疾裂殖体表面蛋白(MSP-1D的疫苗山羊奶均已取得成功O收稿日期:2004-08-02作者简介:韩爱云(1981-D女河北石家庄人河北农业大学在读硕士研究生研究方向为动物营养与饲料科学O1998年10月我国上海医学遗传所与复旦大学合作由曾溢滔~黄淑帧[4]教授主持成功培育出5只<3只公2只母)有目的基因<人凝血因子IX)整合的转基因羊其中一只母羊已于1997年9月产羔开始泌乳其乳汁中有活性凝血因子IX表达可治疗血友病,1.2.2改善肉质许多研究都已证实G 具有明显抑制脂肪生成的作用而且还有一定的催乳特性转有G 基因的家畜体脂减少瘦肉率明显提高,肌肉抑制素基因与双肌动物肌肉抑制素<MStn)基因是小鼠转化生长因子-B<TGB-B)超家族的一种新基因生长/转化因子8<GDF-8)仅在骨骼肌特异表达,1997年Mcpherron[5]等通过兼并引物PCR法鉴定出GDF-8编码长367个氨基酸残基的蛋白质其生物学活性类似于消瘦激素因此被称为肌肉抑制素基因<MyoStatin MStn),双肌表型<double-muSledphenotype)在几个牛品种均有发现其中比利时蓝是最著名的双肌良种牛其骨骼肌肉较一般的品种重20%左右它的MStn基因DNA序列与野生牛基本相同仅在821~831位核苷酸缺失11bp这样就改变了下游氨基酸的序列并在14个密码子位置上出现1个成熟密码子这种突变消除了MStn分子的活性部位从而导致双肌隐性表型的发生,通过基因打靶定点突变S细胞的GDF-8基因使其表达的蛋白失活重植入小鼠胚胎获得GDF-8基因突变嵌合体小鼠杂合体的体重比野生型大70%左右且体重的增加是由于肌肉细胞的增生及部分肥大肌肉的重量比野生型大2~3倍,1.2.3提高产毛性能通过一定的导入途径将G 基因导入产毛家畜可提高产毛家畜的生长速度并增大其体型进而提高产毛量,除此之外还可以导入一些与产毛性能有关的基因如半胱氨酸是羊毛合成的限制性氨基酸由于半胱氨酸在羊瘤胃内降解故在饲料中添加半胱氨酸并不能提高其在血清中的水平,如果羊自身能合成半胱氨酸将会提高羊毛产量,Ward等将大肠杆菌中编码丝氨酸转乙酰酶<SAT)~D-乙酰丝氨酸硫氢化酶<DAS)基因和金属硫蛋白<MT)启动子联接并在3端装上G 基因的序列然后通过转基因技术将这一构件导入羊体内得到的转基因羊胃上皮细胞能利用胃中的硫化氢合成半胱氨酸,此外PoWell等将毛角蛋白I型中间细丝基因导入绵羊基因组转基因羊毛光泽亮丽羊毛中羊毛脂的含量得到明显的提高,最近已有报道带有提高羊毛产量特征的转基因已产生,目前人们已开始用转基因手段培育超细型细羊毛并准备将彩色毛基因导入绵羊以生产彩色羊毛这无疑对羊毛生产及纺织业带来巨大影响,1.1.3动物生物反应器动物生物反应器<Mammary Bioreactor)是九十年代初才出现的一种利用动物乳房作为生物发酵工厂来大规模地生产可供人类疾病治疗和保健使用的药用蛋白的生物高技术,1991年,Wright等人在羊的乳房中成功地表达了人抗胰蛋白酶基因<ATT)人抗胰蛋白酶<一种治疗肺泡纤维化病肺气肿的高效药用蛋白)在羊奶中的含量高达35g/L,这个研究结果即引起了科学界和企业界的巨大轰动世界上许多科学家把研究的兴奋点转向乳房生物反应器大量的风险资金也投向开发动物乳房生物反应器目前全球有20多家公司在利用动物乳房生物反应器技术进行产业化开发1.1.4其它加拿大的科学家利用将蜘蛛的基因注入一只特殊培育的褐色山羊体内后使山羊产下的羊奶变成了含有比钢铁强度高10倍~但却保持柔韧特性的物质,科学家们给这种物质起了一个名字叫生物钢,它比医学上用于手术的手术线还要坚固~柔韧许多同时生物钢还可用于导弹防御和航空航天[6],2日粮营养与基因表达~调控的关系机体从受孕~细胞分裂~分化到生长发育从健康状态~疾病状态到死亡等一切生命现象无一不是对基因表达调控的结果,而环境因素尤其是营养或营养素对基因表达会产生直接或间接作用从而对上述生命现象产生重要影响,从精子与卵细胞结合的一刹那就决定了一个个体的遗传学命运,营养素虽然在短时间内不能改变这种遗传学命运但可通过营养素修饰这些基因的表达从而改变这些遗传学命运出现的时间进程,目前从分子水平研究日粮营养对动物代谢调控的研究多集中在日粮营养与基因表达调控的关系它表现在以下两个方面:一是养分摄入量和种类影响基因表达及蛋白质的合成;二是基因表达结果影响养分代谢途径和代谢效率并决定动物需要量,以下主要从第一方面进行简要介绍,2.1营养对基因表达调控的方式及途径基因表达是指编码某种蛋白质的基因从转录~mRNA的加工与成熟~RNA的翻译~蛋白质的加工到活性<功能)蛋白质的形成的过程<Goodridge1994),基因表达受到严格的调控这些调控包括转36第4期韩爱云等:分子生物学技术在反刍动物营养中的应用录调控~RNA加工调控~RNA转运调控~翻译调控~mRNA稳定性调控及翻译后的调控G每一个调控点都与养分直接或间接有关G研究表明营养对基因表达的作用主要发生在转录或翻译前水平上对翻译后的影响较小[7]G其调控的关键控制点包括,对mRNA5/和3/非翻译区(UTR)的调节[8]核内mRNA加工的调节[9]mRNA的翻译[10]mRNA的稳定性[8]mRNA的定位[8 9]等G营养对基因表达的调节方式有2种,即直接作用和间接作用G首先直接调控就是营养素可与细胞内组分通常为调节蛋白(包括转录因子)作用从而影响基因的转录速度及mRNA的丰度和翻译G第二种方式即为间接作用特殊营养物质摄入可诱导次级介质(Secondary mediator)的出现其中包括许多信号传导系统~激素和细胞分裂素等G2.2几种营养素对基因表达的调控2.2.1碳水化合物高碳水化合物饲粮促进脂肪的合成其作用涉及基因转录~mRNA的加工和稳定性[11]G肝细胞的基因转录的诱导速度很快G大鼠肝细胞在蔗糖介质中培养2h脂肪酸合成酶及S14 mRNA水平增加10~15倍;绝食大鼠饲喂高碳水化合物饲粮后肝中磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶mRNA量在4~6小时内提高7倍G此外碳水化合物对ATP-柠檬酸裂解酶~甘油-3-磷酸乙酰转移酶~硬脂酞oA脱饱和酶等基因表达的促进作用也是发生在转录调节环节G碳水化合物中起调节作用的关键成分是葡萄糖目前已鉴别出了L-PK. S14和A 基因中的葡萄糖作用区G2.2.2胆固醇胆固醇可抑制合成其本身过程中的酶(羟甲基戊二酸单酰OA合成酶)或它从外界被吸收时发挥作用的酶-LDL受体(低密度脂蛋白受体)基因的表达G在胆固醇缺乏时这些酶可被称为固醇调控元件结合蛋白的转录因子(SREBP)所激活G SREBP通常存在于内质网上在适当的条件下可被蛋白酶切下而后进入核从而激活有关基因的转录G而在高胆固醇存在条件下这种蛋白酶被钝化SREBP不再进入核从而不能激活有关的基因的转录G2.2.3蛋白质和氨基酸日粮蛋白质是以特定的单个氨基酸的形式通过调节IGF-I mRNA的基因表达而对GHR mRNA没有明显的直接影响[12]G Ogawa等[13]和Oka等[14]研究证实组氨酸酶和白蛋白mRNA在肝脏的表达随着日粮蛋白质或氨基酸供给的增加而提高G2.2.4维生素脂溶性维生素主要是对mRNA在转录水平上进行调控而水溶性维生素特别是B族维生素是动物体内许多代谢酶的辅酶参与广泛的营养代谢调节作用G在翻译后生物素蛋白连接酶(BLP)通过两步反应以酰胺键连接到新合成的羧化酶的特定赖氨酸残基上G BLP缺乏导致4种生物素羧化酶水平都降低[15]BLP前导序列决定其在翻译后的定位[16]G2.2.5脂肪酸降低动物肌肉中脂肪比例的另一方法是通过配合日粮减少胰岛素的分泌G研究证明牛的胰岛素可提高脂肪酸合成基因的活性G在胰岛素分泌过程中丙酸盐是一个主要的调节因子而乙酸盐却是非胰岛素刺激能量的物质所以通过在日粮中添加缬氨酸或富含缬氨酸的蛋白质以增加乙酸盐的相对比例有可能降低胰岛素的分泌从而降低脂肪酸合成基因的表达G2.2.6微量元素2.2.6.1铁铁的吸收与转运需要运铁蛋白及其受体的参与而铁蛋白是铁在体内的贮备形式和高剂量铁的解毒形式两种蛋白的表达均受翻译后调节机制的调控G运铁蛋白受体mRNA的3 UTR上含有铁调节区(IRE)G缺铁时铁调节蛋白(IRP)就与IRE结合保护mRNA使其不被RNA裂解酶降解从而提高运铁蛋白受体的水平G当有铁存在时IRP就脱离mRNA分子失去保护的mRNA不稳定其翻译率下降从而导致运铁蛋白受体的合成量减少铁的吸收率下降G铁的状况并不影响运铁蛋白受体基因的转录G但Zakin的综述指出虽然很多组织都含有运铁蛋白基因但不同组织的基因含有不同的转录调节因子使运铁蛋白基因的表达具有明显的组织特异性G2.2.6.2锌金属硫蛋白(metallo thionein MT)可以结合多种金属元素是元素转运~维持细胞中的元素平衡~防止重金属中毒所必需的蛋白质G ui用大鼠试验表明饲粮缺锌可明显降低肝脏~肾脏和小肠MT-1mRNA水平但给大鼠注射白细胞介素-I后MT-1mRNA明显升高且缺锌组的MT-1 mRNA水平显著高于加锌组G在不同生理状态下锌对MT-1的调控性质完全不同G尽管认为MT是金属元素转运的必需蛋白质但Davis(1998)的研究表明MT过度表达(用转基因技术)的小鼠锌的吸收率下降G Andrews(1999)报道妊娠小鼠日粮缺锌时提高MT-1MT-2的表达可以改善母鼠的繁殖成绩G因此MT的作用与表达及其与锌代谢的关系尚需深入研究G2.2.6.3硒46黄牛杂志第31卷硒以半胱氨酸硒的形式参与硒蛋白(如GS~-Px,碘化甲状腺氨酸一5-脱碘酶)的组成O在硒蛋白翻译过程中,UGA密码子不再作为终止信号,而是作为半胱氨酸硒的编码信号,从而在蛋白中插入半胱氨酸硒O Burk,Bermano[17]研究表明,日粮硒水平不但能够调节硒蛋白的含量与活性,而且可以调节相应的mRNA的量O但对不同组织,不同硒蛋白及其m RNA对不同硒水平的敏感程度存在差异O 如,在硒耗竭时,磷脂过氧化氢GS~一Px mRNA 的降解率不受影响,但胞液GS~-Px mRNA的降解率下降O因此,缺硒时,二种酶的活性不同O不同硒蛋白mRNA的3UTR结构的差异是决定mRNA翻译程度及对硒缺乏的敏感性的关键因素O 2.2.6.4其它添加一定量的铜可诱导肝内脂肪酸合成酶以及线粒体RNA转录因子基因的表达;同时铜可通过提高G~的表达量来促进生长O另外铬可影响多种酶的表达,同时它还能提高生长激素基因的表达从而降低胭体的脂肪;铬同样可以通过提高葡萄糖乳酸盐循环的基因表达来降低血浆乳酸水平O在实际生产中给产奶的青年母牛饲喂铬添加剂,产奶量比对照组增加13%O镉可提高金属巯基基因的转录的速率\铁通过控制mRNA的稳定性,翻译调节转铁蛋白和铁蛋白的水平O3利用基因工程技术开发饲料资源应用生物技术调控动物代谢还可通过对动物肠道内的微生物(主要是反刍动物瘤胃微生物)进行改造,赋予细菌以新的代谢能力,从而使动物获得利用原来不能利用物质的能力O目前,国外已有实验室在进行将白蚁中编码分解木质素的有关酶基因克隆并转给瘤胃微生物的工作,如果获得成功,那么反刍动物对秸秆类饲料的利用效率将大幅度提高,这对于提高饲料资源的利用效率具有重要意义O许多研究成功地将内切葡聚糖苷酶和木聚糖酶等瘤胃微生物基因克隆到其它表达系统中,为将来这些基因插入瘤胃原生的微生物种类中发挥效应作了准备O选择高效的外源基因转化方法和构建良好的表达载体系统,就可能使许多人工设计的基因能插入瘤胃微生物中并得到表达O未来利用基因工程技术开发饲料资源的研究可能侧重以下几个方面加以考虑:研究作物大量表达修饰蛋自的机制,分离克隆富含某种必需氨基酸(如赖氨酸\蛋氨酸)的基因,充分利用反义技术等基因工程技术手段改良饲粮作物蛋白质\脂类\糖类的品质;分离克隆重要饲用酶类的基因,并转入玉米\大豆等大众饲料作物中,利用植物基因工程技术生产出可直接形成配方的饲用酶类;利用酵母基因工程技术开发生物活性肽类\饲用酶类添加剂;利用基因工程技术通过对发酵工程菌的代谢调控来提高饲用抗生素\氨基酸\有机酸\色素的产量;开发可作用疫苗用的饲料作物\工程菌株O4分子生物学在动物营养中的应用前景及存在问题分子生物学在动物营养中的应用还处于初级阶段,还存在着很多暨待解决的问题:(1)转基因动物在获得提高生产性状的同时,也留下一些后遗症,如在G代转基因动物中,死胎和畸形率高,患关节病,胃溃疡\肾病和生殖力丧失症等较为普遍;(2)营养对基因表达影响的研究,绝大多数是以大鼠为试验动物,以家畜为试验动物的研究较少\大鼠的试验结果不一定能适用于家畜O(3)目前营养对基因表达调控的研究是为了阐明营养物质的代谢机理,而肉品性状的相关功能基因表达的营养调控尚未见报道O随着对动物营养和功能的深层了解以及分子生物技术的发展,分子生物技术与传统的营养研究方法相结合研究营养物质分子作用机制,将是未来营养研究的重要领域,必将为畜牧业高效\持续\稳定发展开辟新的广阔前景O参考文献:[1]李德发.营养调控肉品质量的研究现状及发展趋势[A].动物营养研究进展[C].北京:中国农业科学出版社,7-14.[2]Palcyanda R K,Velander W~,Lee T K,et al.Transgenic pig produce functional human factor V inmilk[J].Nature Biotechnology,1997,15:971-975.[3]Schnieke A E,Kind A J,Ritchie W A,et al.~umanfactor X transgenic sheep produced by transfer ofnuclei from transfected fetal fibroblasts[J].Science,1997,278:2130-2133.[4]黄淑帧,陈美珏,黄英等O乳汁中分泌有活性的人凝血因子X的转基因羊的研制[J].科学通报1998,43(7):783-784.[5]McPherron AC,LaWler AM,Lee S J.Regulation ofskeletal muscle mass in mice by a neW TGF-(-superfamily member[J].Nature,1997,387(6628):83-90.(下转第83页)56第4期韩爱云等:分子生物学技术在反刍动物营养中的应用2.2.9其它葡萄球菌食物中毒和副溶血弧菌感染的病程短暂自限 很少有应用抗菌药物的特征 严重亲水气单胞菌 空肠弯曲菌 结肠炎耶尔森菌等感染 特别具有并发症如败血症者宜根据药敏试验 选用氨基糖苷类 红霉素 四环素 多西环素 复方SMTMP 等药物进行治疗 水袋纤毛虫病可采用甲硝唑 替硝唑等进行治疗 噻苯咪唑是治疗粪类圆线虫病的首先药物 毛圆线虫病的治疗同钩虫病 隐孢子虫病可选用红霉素治疗 球虫病可选用地克珠利等抗球虫药物进行治疗 8 O] 参考文献]戴自英.急性感染性腹泻的病因 发病原理和治疗 J ].临床医学杂志 985 (3 43-45.2]吴清民.兽医传染病学 M ].北京 中国农业大学出版社 2OO2 239-5O8.3]彭文伟.感染性腹泻的发病机制与防治 J ].中华内科杂志 982 (2 496.4]郑德联 戴自英.消化道感染研究进展 J ].临床医学杂志 987 (4 2O6-2O8.5]宣长和.猪病学 M ].北京 中国农业科技出版社 996 368-379.6]邝荣禄.禽病学 M ].北京 中国农业出版社 998 98-2O .7]赵德明.奶牛疾病学 M ].北京 中国农业大学出版社 999 2 3-298.8]孔繁瑶.家畜寄生虫病学 M ].北京 中国农业出版社 98 374-4 8.9]Fekety R .Recent advances in management of becterialdiarrhea J ].Rev Infect Dis983 (5 246. 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