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四川农业大学副校长陈代文: 动物营养发展到了转型升级窗口期

时间:2020-01-01 | 来源:农民日报| 阅读:10

我国动物营养发展趋势有哪些?在不久前召开的2019年第十六届中国畜牧饲料科技与经济高层论坛上,四川农业大学副校长陈代文做了介绍。

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四川农业大学副校长陈代文

陈代文表示,现代动物营养学从20世纪开始到现在,无论国际还是国内,已经到了转型升级的窗口期,要跳出畜牧看畜牧,视野更高一些。畜牧人一直在与动物、微生物、甚至前沿植物等生物打交道,生物学基本规律就是我们畜牧学科的基础理论,必须将生物理念与工程理念、智能理念、生态理念、饲料化学理念等融合,如果没有理念的融合很难有突破性进展。

越来越多的研究表明,动物之间的基因相似性越来越大,给环境调控留下了巨大空间,最后的表型不完全取决于基因,是很多要素的综合作用结果,营养也是这些要素的重要组成部分。从猪的情况来看,母体营养基本决定了后代的性状,环境调控越来越重要。动物体内有10倍于人体生物细胞的原核生物,很复杂,在动物基因组、微生物基因组、投入品结构效应等方面还有很多未知数。所以,畜牧养殖行业是一个最复杂的高新技术产业,要研究的问题很多,困惑的问题很多,要实现健康、高效,必须开展综合研究。

畜牧生产过程本质上是营养转化过程,我国动物营养研究2000年以前跟着国际上学,属于跟跑阶段;2000年以后处于跟跑和并跑阶段,我认为现在处于并跑和部分领域实现领跑阶段。再过一段时间,我国动物营养研究引领世界是必然。因为中国情况更复杂,问题和需求导向倒逼开展很多方面的思考和研究。我国巨大的成就体现在理论、技术和实践方面,实践方面推动了饲料工业的产生和畜牧业的发展,促进了生产效率的提升。

在理论上还有缺陷。首先,动物营养以营养素为关注点进行研究和总结归纳,营养理论是营养素的理论,营养需要是营养素的需要,营养平衡是营养素的平衡。第二,注重两头,主要关注吃进去多少,最后产多少体重或多少产品,对于养分在动物体内怎样转化的中间过程研究得少。第三,随着肠道微生物的发展,越来越认识到肠道微生物在整个动物健康和生产中的重要性。第四,传统营养学是在理想静态状况下研究营养理论与技术的,假设和实际之间脱节,表明现在的研究结论是不够准确的。第五,饲料作为动物营养最重要的投入品,我们对其认识是不充分的,仅仅知道常规养分和部分纯养分含量远远不够。饲料原料化学组成和结构非常复杂,配合式饲料是多种原料和多种添加剂融合在一起的,配合的理论基础、原理原则不全清楚。碳水化合物是动物营养里的重点和薄弱点,也是未来动物营养热点和关注的重点,如果这个内容不突破,动物营养学很难突破。

技术方面的问题也突出。相同营养水平不同配方之间、同一个配方的不同个体、纯合饲粮和实用饲粮直接的应用效果差异非常大。供给的饲料和动物自身消化系统不匹配,动物要花很多精力甚至付出生理代价消耗饲料。遗传潜力充分发挥的重要物质基础是养分,采食量是关键。但发挥潜力需要的采食量动物是吃不下的,吃下去的利用率也低。按工业饲料总产量两亿吨测算,动物不能消化的能量相当于1600亿度电,即1.6个三峡大坝每年的发电总量,这是巨大的资源浪费。另外,如果饲料加工不当,吃进去后对动物消化道可能还有伤害,容易产生继发感染问题。

概况来说当前的问题就是营养不平衡不充分,需要有中国特色动物营养理论上的突破,形成有中国特色的饲料工业道路,不再走玉米豆粕型为主的原料依托国外公司的道路,杂粮杂粕或者特殊日粮结构成为未来中国特色道路的主体,保障健康、高效、优质成为生产目标。

陈代文表示,理论和技术上如何突破,有以下途径。

第一,要实现精准营养,供需平衡。精准营养的内涵包括供给营养素的种类和形式、营养水平、添加剂组合等,最终实现健康、高效、生态、优质目的。动物营养是真核营养和原核营养的总和,分别研究动物本身代谢、微生物代谢、动物和微生物互作机制,就成为未来理论突破的重要研究领域。

宿主有三个方面需要强调:真核结构是真核营养重要的生物学基础,它的精细结构和神经液体调控机制以及酶促反应是营养代谢的根本载体;营养代谢是一个整体组学概念,是多种要素组合,营养调节基因蛋白表达,基因蛋白多态型影响营养代谢和营养需要,营养代谢和营养需要的微观标识尚未建立;代谢过程中一些重要的枢纽物质就是未来营养调控重要的靶点,或是产品研发的重要靶点。

微生物有三个方面需要高度重视:原核的平衡稳恒和它对宿主本身消化生理的发育具有重要作用;肠道微生物的稳恒对动物健康机制构成是重要要素,有微生物和没有微生物,平衡的微生物和没有平衡的微生物,对抗病机制是有区别的;肠道微生物代谢及其产物对体内整体代谢起到非常重要的弥补、辅助或者调控作用。

宿主的三大方面和微生物的三大方面,构成动物营养学理论研究的基础。如果理论思路是这样,营养需要就是宿主需要加微生物需要,目前研究只是一个笼统的总需要,没有研究宿主要多少,微生物要多少,这是不够精准的重要原因。现在对微生物知道的太少,还有很多路要走。

第二,动物营养是个系统工程,需要有系统理念。在这个系统中,宿主子系统、微生物子系统、饲料或者养分子系统之间怎么协作、调控、产生量化关系等还需要研究。研究动物营养需要还原法,更需要整体论,把所有还原以后的要素回归到整体才能指导生产,对于细胞、基因、单一养分、单一添加剂的研究结果的解读和使用都要非常小心,因为并不代表全部、整体。

第三,在生产层面,首要的问题是保障健康,营养抗病问题还需要深入研究。健康构成的要素和机制非常清楚,是动物体内抗病机制和致病因素矛盾对立的结果,谁占优势,动物就表现出什么样的状态。营养对各个要素之间是有密切关系的。营养通过保障肠道健康、干预致病因子作用、促进免疫系统的发育和功能、修复受损组织细胞等四条途径实现抗病,所以我提出营养抗病研究。目前,从非洲猪瘟对猪免疫功能影响的国际研究文献来看,我们以前评估的营养对免疫力影响的所有要素几乎全部覆盖到了。如果把某种养分的供给量或供给模式做出调整,被病原微生物破坏的各个免疫环节也许会受到缓解,这是理论分析。从实践分析,我们研究猪场注重营养措施,一直没有发生非洲猪瘟的临床症状。除了非洲猪瘟,其他主要涉及猪的病原微生物都进行了营养模式研究,找到营养物质的水平组合。营养抗病问题还需要深入探讨研究。把动物营养用到生产上一定要有系统理念,要有从母体到后代的时间空间一体观、系统观。

第四,产品品质方面要有评估指标。深入研究动物发育,从胚胎开始到最后上市的生物学过程,每个环节投入什么样的营养模式,发育就会受到什么样的影响。营养调控肉质是可行的。

第五,深入研究动物利用饲料的机制,审视动物饲料的理念和技术。动物对饲料的利用是和微生物共同完成,分工协作。碳水化合物的营养十分特殊,要么作为能量驱动代谢,要么作为脂肪沉积下来作为能量储备,所以是未来动物营养学甚至生命科学必须突破的一个交叉领域,要形成像氨基酸平衡模式一样的碳水化合物平衡模式。

第六,技术突破本质是回到动物的营养供求问题。一是未来饲料工业的主要职能就是创制营养源,改造营养源,不是把饲料原料拿来搅拌以后直接供给动物。创制和改造营养源需要采用生物工程技术,必然带动饲料工业的设备和工艺革新。二是营养价值评级,传统营养供给模式、消化吸收、组织代谢都不符合系统观点,将来能否用组学的结果,用动物最终的表现倒过来评估饲料营养价值或营养需求参数。三是饲料配方师要实现营养结构平衡,传统营养素平衡基础上要把饲料当中各个要素实现平衡。研究表明,真正实现了营养平衡,动物可以不用抗生素。全价饲料要回到养殖端来实现。发酵是饲料加工需要的,也是当前的主流,需要新设备。液体饲料也需要带动新设备。技术突破可以总结为3F技术(配方、发酵、液体),其中,最难的是配方。

动物营养与饲料学发展前景广阔,潜力巨大。总结起来就是:第一,要解开动物营养的黑匣子,实现理论突破;第二,要发展系统营养生物学;第三,要实现精准营养必须把握精准的要素和靶点。未来的饲料工业和养殖主流模式会与现在有巨大区别。新时代,新格局,新发展,需要新理论、新技术、新设备和新工艺,最后产生新效果,如果所有都实现了,动物的生产水平远远比现在大。

本报记者 崔丽


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