56net官网养分组学的研究一贯影响养猪业的临盆效果与利益及其所发生的情形压力

 每日农经     |      2020-01-13

在未来的养猪生产研完中,营养学和分子遗传学结合的方法将显示出很好的应用前景。鉴定影响猪营养利用、生长性能和排泄成分相关基因的遗传变异;为猪生产技术的进一步提高提供了一个极好的突破点,有助于优化猪的营养撮入和环保型生产方式的实施,从而有利于养猪业的可持续发展。

养猪生产的效率受遗传因素和环境因素的影响。显著影响猪生产性能的环境因素关系到动物的健康、福利和营养状况。

环境因素的变化可以通过分子水平上基因的表达和该基因所编码蛋白质的变化表现出来。这些变化将导致一系列动物繁殖、组织发育和生长的生理信号产生。 半个世纪以来,通过生物化学、遗传学以及比较生物学方法,一些十分重要的基因产物在实验中得到了验证和充分解析。在医疗诊断手段市场化的过程中,这些生物大分子开始逐渐确立其起主要作用的地位,并开始展现其作为重要工具,在动物生产和育种中具有广阔的应用前景。

人类基因组计划的完成以及正在进行的家畜基因组测序工作,为发现影响养猪生产的重要相关基因提供了一个研究平台,并且大大加快了其发现这些基因的速度。

遗传调控体系控制营养物质的消化、吸收和代谢,同时控制营养物质在体内的分配,机体生物合成和排泄物的产生。我们运用“营养组学”这个新词米涵盖与代谢过程直接相关的动物基因组部分。 营养组学的研究直接影响养猪业的生产效益及其所产生的环境压力。然而,很少有投资是直接用于研究涉及动物营养和排泄的遗传优化方面的。

56net官网 ,动物饲料宁没有被消化和没有被吸收的蛋白质对于生产者来说是一种经济损失。而且会被厌氧菌降解产生有毒和有恶臭的气体成分。比如过多的色氨酸被转化为苯酚和磷-甲酚;过量的酪氨酸降解为吲哚和粪臭素;过量的甲硫氨酸和半胱氨酸会转化为硫化物等(Gottschalkl986:Mackieetal-1998)。

这些排泄物气体中的挥发性有机化合物,伴随氨气,硫化氢和其他成分不确定的气体排放到大气中,已经引起了有关部门对封闭管理猪场附近社区居民生活环境的关注。随着城市范围的持续扩展,围绕猪场排泄物所引发的问题可能变得愈来愈严重。

虽然没有什么证据证明粪便的恶臭对人的健康有害,但是一些粪便和粪便气体中的成分确实对环境有潜在的危害,同时降低了封闭饲养猪场周围社会区居民的生活质量。氨气不仅是对呼吸有害的刺激物,而且会增加土壤的pH值,使附近湖泊、江河和溪流富营养化。

同样地,硫化氢,一种有臭鸡蛋味的气体,高浓度时可能导致窒息的化学物质。粪便渗漏的结果是磷和硝酸盐转移到土壤和地下水中,同时提供了病原体入侵的潜在渠道。这个入侵渠道的产生可能选择了对抗生素具有抗性的病原体,这是由一个依赖抗菌素亚临床剂量产品作为发展动力的工业带来的特别麻烦(Cromwell,2002)。

1998年12月,欧洲当局已经禁止使用有抗菌素的饲料添加剂。相应地,美国也可能跟随其后出台相关法规。因此,市场和立法强制要求养猪业的发展能在不使用抗菌素的情况下具有最佳饲料转化率,降低排泄物产生和有害气体的释放。

1 猪的代谢

来自同一物种的两个个体的DNA序列是高度相似的一家养猪种大约900个核苷酸中只有一个核苷酸的差异(Fahrenkrugetal,2002)。DNA的差异 包括单核苷酸多态性,插入/缺失或DNA重复长度的差异。

至今为止,由于事实上这些核苷酸的差别不在基因内,它们多数对动物生产性能没有影响。而存在于基因内的一些多态性,仅对其编码的蛋白质有细微影响。这样的差别可能只有与其他位点多态性互作的时候才能显示出来。只在极少的情况下DNA多态性才对表型产生显著效应,例如疾病。

目前先天性代谢障碍研究协会列出的人类代谢遗传病超过100种。虽然经过几个世纪的选择培育,遗传多样性影响家畜代谢的可能性仍然存在,在家畜群体中出现的先天性代谢障碍清楚地表明了这点。

例如,Ossabaw猪是由西班牙人船运到乔治亚岛的,经过500年的自然选择,那些存留下来的猪适应了食物时多时少、并且只有橡树籽和咸水作为食物的生存环境。这种猪与美国印第安比马人一样对11型或者非依赖胰岛素糖尿病易感。

由于大多数代谢变异不会导致疾病,所以极少被发现。例如,有些奶牛所产的奶有鱼腥味,这是由于牛奶中三甲胺的水平过高引起的,而这种三甲胺的水平升高是因为黄素单加氧酶—3基因发生了一个突变。 由于没有明显的外部表型变化,所以这种先天性代谢障碍病直到最近才被发现,而且生产实践采用的牛奶集中收集方式也完全掩盖了这种遗传变异,以致这种有害突变在一些牛种中保持着较高的频率。

以上例子是遗传多样性对动物代谢的重要影响的明显证据。对已发现和很多还未被发现的遗传变异来说,发展分子标记和诊断工具就使家畜代谢潜能达到最优成为可能。

2 营养目标的优化

饲料转化率直接影响畜牧业的效益,而畜牧场产生的废物及其所含一些的化学物质又间接地影响了环境。目前大部分提高猪饲料转化率的方法都集中在控制采食方面,虽然饲料转化率明显受遗传影响,但是这种严格的控制采食的方法却是以所有的猪有相同的遗传性能为前提的。

在生产群中对猪遗传性能高低的划分正是用大量与饲料转化率相关的性状来评估的,包括平均日增重、日采食量、饲料转化率以及整个生长期的饲料转化率(Bereskin,1986;Clutter和Brascamp,1998;Hermeschetal.,2000),因为饲料转化率性状与胴体性状,例如后腿重量、臀肌重量和平均背膘厚度之间有相关性(Bereskin,1986:C1utterandBrascamp,1998;Hermeschetal,2000)。

尽管这种以高遗传性能个体的选择为手段的方法为遗传改进提供了很好而合理的原理,然而传统方法却要求有一个合适的饲养程序,这个程序是基于准确监控个体饲料摄入量和生长过程中生长性能而设立的。标记辅助选择方法能为这些特性的优化提供一种更有效且低成本高回报的方法,这种方法只需要提供试验资源群体的表型资料即可。

通过采食控制来降低猪场废气排放的尝试也遇到令人困惑的结果。饲粮中非淀粉类多聚糖影响尿和粪便中氮含量的比例、氨气的散发、尿及粪便等排泄物的pH值(Cahnetal.1997,1998a-b;Mrozetal.2000).

通过在饲粮中添加脂肪酸以降低尿的pH值,同样发现可以降低从尿和粪便中散发的氨气(VanKempen2001)。 用氨基酸代昔饲粮中的粗蛋白质的方法已经显示可以相当成功地降低来自猪排泄物中氨气的发散,某些情况下,也可降低挥发性脂肪酸的产生(Suttonctal.1999;Hayesetal.2004;Ottoetal.2003)。ObrockHegel发现通过控制饲粮氨基酸水千方式所饲养的动物的排泄物,其散发的气体中吲哚、粪臭素和磷甲酚水平较低。

营养组学显然能用影响排泄物成分的方式对饲粮处理做出反应,但是这些目前在猪群中出现分离的生产性状真的有其相应的遗传潜能吗?遗传改进方面还有什么工作可以做呢?

到目前为止,很少有研究去检测与猪排泄的产生,及其化学组成有关的遗传因子。Crocker和Robison的一项研究测定了几组动物,评估与猪排泄量和排泄物成分有关的遗传因子,这是我所知唯一一个这方面的尝试。他们的研究已经显示白色猪种(大白×长白)和杜洛克×汉昔夏杂交猪在排泄物的量和成分上均存在明显的差异。

另外,具不同睾丸甾酮水平的两个杜洛克家系之间排泄物的成分也存在明显的差异(克罗克和罗比森,2002)。相对于杜洛克×汉昔夏杂交猪,大白x长白杂交猪排泄物中所有被检测的营养成分和化学成分量都较少,而且排泄物中钙、铜、锌和铁含量明显较少。在杜洛克品种中,高睾丸甾酮水平选择系,除了氨氮和铁以外,磷、钙、铜的排泄量也很大。

猪排泄物的成分不仅是一种营养摄入和遗传的产物,也是存在于猪胃肠道的细菌的活动产物。在猪肠道里的细菌群非常复杂存在几百种细菌和无数变异株(Gaskinsetal.2002)。大量证据表明猪胃肠道的微生物群自身也受营养和遗传因素的影响。

例如,细菌与寄主的相互作用可明显的受遗传编码的抗原决定基的变异影响。Gaskinsetal.解释:“在小肠近端,食糜的蠕动引起细菌冲失的速度,超过细菌典型地繁殖形成菌落的最大生长速率,相应地,在小肠的这一区域那些黏附在粘液层或上皮细胞表层的细菌通常就占优势地位了。

很多刊物都提到了肠上皮细胞细菌与特殊复合糖原的相互作用(Bocketal.,1988)。其中一个研究得最多的是在猪胃肠道内EscherichiacoliK88和它受体的相互作用。该受体有三个等位基因,这个受体结合E.coli这类菌株,允许它在小肠内繁殖,引起新生仔猪和断奶的小猪的腹泻,受体上有特殊等位基因的猪不受E.coli的影响。

虽然许多研究已经对K88受体基因进行基因定位及精细定位,但受体的特性和基因仍未确定(Jorgensen et a1.2003)。 有另一个E.coli.菌株0139:K12:H1:F18ab血清型的猪结合受体(Vogelietal.,1996).研究认为该受体是可通过上皮细胞结合芯片检测,并被定位在猪六号染色体上。对应的基因已经确定为alpha--fucosyltransferase 1gene (MeUerinketal.,2000)。有趣的是,这个基因的产物并不是细菌的受体,而是调控受体fucoslyation状态的酶。

许多例证揭示了影响猪胃肠道部位大肠杆菌分布情况的宿主基因确实存在。而细菌在影响猪排泄物成分中所起的特定作用,不但引入了宿主基因组通过控制菌群分布情况而影响排泄物成分的间接作用的概念,而且论证了分析猪基因组与微生物基因组之间关系的必要性。

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