分子生物学技术在动物营养学中的应用与发展前景_张锐

2
212
动物营养学研究的主要内容、 现状及发展趋势
动物营养学研究的主要内容 动物营养学研究的主要内容包括： 包括蛋白质 ! 营养肽，
氨基酸 >、 脂肪 = 脂肪酸 >糖 = 含纤维素 >、 微量元素和维生辨 =小肽、 在动物体内的消化、 吸收、 代谢及其平衡； " 影响营养素吸收、 利用的内外因素， 如机体的生理状况， 性别和年龄； 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
81212
转基因技术的应用
随着分子生物学技术， 特别是基
骼肌生长的负调控因子， 它主要在骨骼肌中表达。 其活性的丧 失 A会 引 起 动 物 肌 肉 的 过 度 发 育A肌 纤 维 直 径 变 大 或 纤 维 数 增 加， 表现为双肌症状。 肌生成抑制素研究的突破将对猪、 肉鸡、 肉牛等畜禽生产性能的提高具有重要意义。
812
利用分子生物学技术改造或生产营养物质 某些天然物质营养价值不高， 或存在某种缺陷， 均可利用
其来 分子生物学技术进行改造 : 而某些营养价 值 较 高 的 物 质 ， 源非常有限， 远远不能满足生产实际的需要， 这时我们可以利 用分子生物学技术进行大量生产。通过转基因技术可提高动 物的生长速度、 产毛量、 改变乳的成分， 改善肉质。例如， 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。 二是生产药用蛋白。 由于 外源蛋白基因仅在乳腺中表达且产物分泌到体外， 因此， 不会 影响转基因动物的健康。
$!&’ 增强抗病力。发现了几种能增强动物抗病力的途径。
例如， 给猪和绵羊导入能产生特定抗体所必需的基因； 给鸡导 入为病毒膜蛋白编码的基因，目前正在进行一项绵羊试验试 图阻断绵羊脱隋性脑白质炎病毒的感受器。如果这一方案在 哺乳动物中有效，就能培育出一系列对病毒有遗传性免疫力 的家畜新品系。 肿瘤和其它疾病的实验动物模型。 $#&’ 建立遗传性疾病、 利用转基因技术建立遗传性疾病、肿瘤和其它疾病的实验动 物模型， 是转基因动物研究的一项重要内容。迄今， 国内外己 培育出许多与癌基因有关的转基因小鼠。 如乳腺癌、 胰腺癌等 转基因小鼠，为癌症的发病机理及其防治提供了很好的实验 动物模型； 遗传性疾病如原发性高血压、 糖尿病、 镰刀型贫血
!"##"$% &’ (&)#"*+’)!),-
./0123
’/12
4567 8998
建立了一整套将目的基因导入细胞或动物受精卵的技术， 称 为转基因技术。利用转基因技术所培育的整合有目的基因并 能稳定遗传和表达的动物， 就是转基因动物。多年来， 科学家 们致力于以下几个方面的研究： 提高生产性能。金属硫因生长激素 $%&’ 改 善 生 产 性 状 ， 融合基因是能提高 饲 料 效 率 和 生 长 速 度 、 减少胴体 （()*+, ） 脂肪的第一种基因， 相继有 %" 个实验室报道了转基因动物获 饲料效 得成功， 其诱人之处在于转基因猪的增重率提高 %-. ， 率提高 %/. ， 胴体脂肪减少 /". 。
!""#$%&’$() &)* "+(,"-%’, $) &)#.&# )/’+$’$() (0 .(#-%/#&+ 1$(’-%2)(#(34
@ABCD-E:3*/"/--FGHBCD-AI78JK6>78"-/---@ABCD-D:278JK6>78"/---L:-MI78J437"
)*NO6>-P>7?9>-IQ-RIS>97-T3IU6>1>K?9V/-@627W3278-FU>27-G73X>9K3?V/--@627W3278--Y"(’,,Z -"=-[2U:4?V-IQ-T3IU6>1>K?9V-27S-T3I1I4>U:429/-\:29?>912K?>9-G73X>9K3?V-IQ-]^B/-P6278U6:7--*<_#&"/-P6372.
生
物
技
术
通
讯
!"##"$% &’ (&)#"*+’)!),-
./0123 ’/12
4567 8998
?3 --- 综Βιβλιοθήκη Baidu
述
文章编号 :299;<9998=8998>92<99?3<9@
分子生物学技术在动物营养学中的应用与发展前景
张锐 278， 欧阳红生 8，张光圣 8， 吴东林 8
=21 湛江海洋大学现代生化中心 7 湛江
8 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；如从基因水 平上研究如何提高肉用动物的瘦肉率； " 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。
213
动物营养学研究的发展趋势 动物机体的生理， 病理变化， 如生长发育、 新陈代谢、 遗传
变异、 免疫与疾病等， 从本质来说， 都是基因的表达、 调控发生 改变的结果。 许多生命现象的彻底阐明， 最终需要在分子水平 上详细解释。所以，动物营养学的研究应用与分子生物学技 术， 尤其是与基因工程技术相结合， 从分子水平上解释营养素 在机体的利用机制、 进行营养因子对基因的表达、 调控研究， 这是动物营养学今后的发展趋势之一。
!1,’+&%’5
L3?6-?6>-S>X>4I‘1>7?-27S-?6>-2‘‘43U2?3I7-IQ-1I4>U:429-a3I?>U67I4I8V/- 3?-3K-S>Q:KK378-37?I-244-IQ-43Q>-Q3>4S/- 27S-
‘>7>?92?378-37?I->X>9V-a3I4I8V-K?:SVN- 3?-3K-?6>-?9>7S-?I->b‘4237-?6>-1IS:42?3I7-IQ-7:?93>7?-?I-273124-‘6VK3U24-27S-‘2?6I4I83U24U6278>N- O6>-1I4>U:429-a3I4I83U24-1>U6273K1-IQ-89Ic?6-27S-S>X>4I‘1>7?/- 1>?2aI435>/- 376>93?-27S-X2932?3I7/- 311:73?V-27SS3K>2K>/-244-IQ-?6>K>-‘9Ia4>1-7>>S-?I-a>-4:U:a92?>SN-O63K-9>X3>c->X24:2?>S-42?>K?-S>X>4I‘1>7?-2aI:?-?6>-2‘‘43U2?3I7-IQ-1I4>U% :429-a3I4I8V-37-273124-7:?93?3I7/- 37U4:S>S-31‘9IX>1>7?-27S-‘9IS:U378-7>c-273124-7:?93?3I7-K:aK?27U>Z- ?6>-9>42?3I7K63‘-a>% ?c>>7-7:?93?3I7-27S-8>7>->b‘9>KK3I7-1IS:42?3I7Z-1>U6273K1-S>X>4I‘-Q>>S-9>KI:9U>K-:K378-8>7>?3U->7837>>9378N 6-4 7(+*,5 1I4>U:429-a3I?>U67I4I8VZ--273124-7:?93?3I7Z--8>7>->b‘9>KK378-27S-1IS:42?3I7 *+Y< 年 L2?KI7 和 P93Ud 提出的遗传物质 MCB 双蛹旋结
因重组技术的发展，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
81213
基因重组技术的应用
瘦肉率是历来动物营养学家和
动物遗传学家最为关注的问题之一，也是肌肉品质最为重要 的指标之一。 其与骨骼肌的量密切相关。 尽管目前通过改善饲 料添加剂 （如 %* 兴奋剂） 等技术手段提高瘦肉率， 但均未达到 预期效果。 如果能够找到与瘦肉率性状相关的基因， 在分子水 平上调控其表达， 将大大促进此项 工 作 的 进 展 。 肌 生 成 抑 制 是近几年来 （(69>4332=’:?@ 等 A’%BB8 ） 发现的骨 素 （(;2<7571= ）
长春 A8@9?? ； 81 中国人民解放军军需大学基础部生物化学教研室，
2399B8>
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、 新陈代谢、 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提高 动物生产性能及肉用性能： 如肉质与 瘦 肉 率 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 C 动物营养 C 基因表达调控 中图分类号 * DE?C D;A 文献标识码 * F
MCB 限制性内切酶的发现以及随后建立的一整套 MCB 体外
重组技术等基因工程技术，有力地推动了分子生物学在理论 和技术上的迅猛发展。分子生物学集有关生物学科 ) 生 物 化 学、 生物物理学、 遗传学、 细胞生物学、 微生物学等 . 之大成， 它 将生物学的研究推向分子水平，并使各个领域在分子水平上 密切联系， 互相渗透， 并得到了广泛的应用， 特别是医学和农 学， 可以预见新世纪将是生物学世纪。 世界所面临的诸多重大 问题， 例如营养、 疾病、 能源、 环境污染等问题的解决， 在很大 程度上将依赖于分子生物学的发展与应用。 总之， 分子生物学 技术的发展和应用， 对整个人类的生产、 生活将产生深刻的影
收稿日期 !"##$%#&%’( 作者简介： !")*+&,%-./#$%&$’() 0%1234!-562789:3&,;"&<=7>?
养需要与饲养标准； 包括营养与疾病， %营 养 与 机 体 的 关 系 ， 营养与免疫； 营养与生长、 繁殖等。
生
物
技
术
通
讯
;<
218
动物营养学研究的现状 我国自 !" 世 动物营养学发展至今已有 !"" 余年的历史， 经过广大畜 纪 #" 年代初开始进行动物营养学的教学和研究。 牧工作者的长期努力，在动物营养学的研究方面取得了长足 的进展， 如在饲料营养成分分析， 猪、 鸡、 反刍动物饲养标准的 制定， 营养不足或缺乏对动物生长、 繁殖、 生产及免疫的影响 等方面进行了深入的研究，为生产实践提供了科学依据。但 是， 就目前的情况来看， 绝大部分动物营养学的研究尚停留在 机体水平， 即在机体水平上研究各种营养素对机体的利用， 在 机体内的代谢与平衡， 影响机体利用营养素的因素。 仅有少量 研究达到分子水平， 如营养与基因表达、 调控的关系， 小肽类 物质的营养作用等。
及地中海贫血等十几种疾病的转基因动物模型也己建立。
81218
动物生物反应器的应用
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 $0123456723& 具 有 投 资 少、 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，特别 是用乳腺组织生产具有生物活性的多肽药物和具有特殊营养 意义的蛋白质。目前世界上至少有 8 家公司正致力于这方面 的研究， 已成功地在山羊、 绵羊、 猪乳中生产了组织血纤维蛋 抗凝血因子等， 在转基因家畜血液中 白 酶 原 激 活 因 子 $79:& 、 获得了人免疫球蛋白、 干扰素等， 而且这 $ 球蛋 白 、 % 球蛋白、 些蛋白质都具有生物学活性。
构 学 说 ， 标 志 着 分 子 生 物 学 的 诞 生 。 "# 世 纪 e# 年 代 初 期 ， 响。及时全面地了解分子生物学技术和理论的发展对指导动 物营养学的研究有特别重要的意义。近年来，分子生物学技 术、 信息技术、 激光技术等高新技术协同飞速发展， 在动物营 养与饲料科学上的应用日益广泛， 效益显著， 前景广阔。