| １ 基因工程 作物籽實（谷物、豆類、菜籽等）及其副產品中，磷的貯存形式是植酸磷，含量高達1％～3％，占植物總含磷量的60％～80％。然而單胃動物卻缺乏能分解植酸的酶而無法利用這些磷，既造成飼料中磷的浪費，滿足不了動物機體生長需要，又導致大量的磷排放，污染環境?，F已研究清楚，且合成植酸酶的微生物有枯草芽抱桿菌、假單抱桿菌、乳酸桿菌、酵母、曲霉、隔抱伏革菌等，其中以曲霉屬中的黑曲霉活性最高。目前已分離克隆了十幾個植酸酶編碼基因，將該基因進行擴增后整合到曲霉菌表達載體，重組的植酸酶基因表達水平高于常規植酸酶生產菌株或野生型菌株50～100倍。植酸酶的添加有助于單胃動物對植酸磷的利用，同時降低飼料成本，提高經濟效益。 另外，為提高畜禽生產力不得不添加各種必需氨基酸維持營養平衡，在很多缺乏必需氨基酸作物籽實配制的日糧中就得添加必需氨基酸，如谷物中缺乏賴氨酸、豆科籽實中缺乏含硫氨基酸。牧草是反芻家畜的主要食物來源，提高牧草的蛋白質含量具有重要的營養價值。這在傳統的育種方式下似乎不太可能，但通過轉基因，科學家就做到了這一點。目前已成功培育出高賴氨酸玉米腐賴氨酸大麥等。澳大利亞科學家培育成了一種富含白蛋白的前信新品種，窗簾品種生產的白蛋白在羊瘤胃中不降解，可充分吸收利用，進而羊毛產量提高約5％。將巴西堅果富含蛋氨酸的白蛋白與菜豆蛋白嵌合基因在油菜籽中表達時，轉基因油菜籽中積累大量的巴西堅果白蛋白，種子蛋白中氨基酸的含量也增加34％。另外，富含甲硫氨酸的2S儲藏蛋白基因已被用來轉化菜豆、羽扁豆、大豆等，均可不同程度地提高轉化植物中甲硫氨酸的產量。 半胱氨酸是羊毛合成的限制性氨基酸，由于半眈氨酸在瘤胃內降解，使得在飼料中添加半跳氨酸并不能提高其在血清中的水平。當然要是羊自身能合成半脫氨酸就可大大提高羊毛產量了。Ward等（1991）闡述了將大腸桿菌中編碼絲氨酸的轉乙酸酶、Ｏ一乙酸絲氨酸硫氫化酶基因和金屬硫蛋白（MT）啟動子聯接，并在3’端裝上GH基因的序列，通過轉基因技術將這一構件導入學體內，獲得的轉基因羊胃上皮細胞能利用胃中的硫化氫合成半脫氨酸。只是這一技術比起上面提到的更難于操作。 2 微生物工程 青貯，就是把新鮮的秸稈填入密閉的青貯窖或青貯塔內，經過微生物（乳酸菌）發酵作用，達到長期保存其青綠多汁營養性之目的的一種簡單、可靠。經濟的秸稈處理技術。青貯發酵作用，可以把適口性差、質地粗硬、木質素含量高的秸稈變成柔軟多汁。氣味芳香、酸甜、適口性好的粗飼料；可以最大限度地保持青綠飼料的營養物質，可調劑飼料的全年平衡供給；亦能殺死青飼料中的病菌、蟲卵，破壞雜草種子的再生能力，從而減少對畜禽和農作物的危害。與此同時，發酵產生的大量積累了豐富營養的菌體（如乳酸桿菌、芽抱桿菌、酵母）和具防腐作用的有機代謝產物，如維生素、醋酸、乙醇、乳酸等，都能促進肌體腸道內有益菌群的繁殖，增強肌體免疫力。 開發非常規飼料，既避免了很多工農業副產品的堆積和污染，同時轉化這些廉價的副產品作為再生飼料，具有良好的生態和社會效益。在雞糞中均勻地添加麥秸等，作為雞糞中微生物的發酵碳源，微生物大量發酵就將雞糞中的尿酸轉化為氨，氨再被微生物利用合成蛋白質。反芻動物能利用雞糞中的粗蛋白合成菌體蛋白，然后被吸收利用，研究表明雞糞比尿素和其他非蛋白氮質量好得多。雞糞的利用方法有青貯、發酵。干燥及膨化處理。白腐真菌分解秸稈類飼料的粗纖維和水質素，經5～6周的發酵后可改善適口性，秸稈飼料中的蛋白質含量得到提高，消化率提高2～3倍。而棉、菜籽餅粕類的脫毒和草粉發酵可生成菌體蛋白和維生素。羽毛、血粉均可通過細菌的降解、發酵來提高消化率，這是富含硫氨基酸的優質蛋白源。 3 細胞工程 單細胞蛋白飼料，即微生物蛋白，是通過工業發酵生產的蛋白質，如酵母、非病原性細菌、霉菌和藻類等所生產的蛋白酶。纖維酶、脂肪酶、乳酸酶、植酸酶等已被廣泛添加于飼料中，從而大幅度提高飼料轉化率和動物的生產力，也減少了排泄物對環境的污染，是減緩當今飼料緊缺和糧食不足的一條重要途徑?？衫玫墓まr業副產品有：釀酒、味酒、淀粉、造紙、制糖等各種工業排出的廢液。廢渣；纖維素資源如植物秸稈、殼類、糠渣類、木屑等農林廢棄物；石油衍生物。 4 其他 某些氨基酸的寡肽在動物胃腸道不水解、不受抗營養因子的干擾而直接被吸收，且比單個氨基酸吸收快。此外，某些寡肽能刺激瘤胃內纖維分解菌的生長及在動物體內發揮激素功能，故以寡肽作為飼料添加劑正引起人們的興趣，這方面的研究正在深入。微量元素的添加，隨有機配位體的不同，有以有機酸（乳酸、檸檬酸和富馬酸等）為配位體的，有以糖（乳糖、葡萄糖和多糖）為配位體的和以氨基酸（賴氨酸和蛋氨酸等）及肽為配位體的。其中以單個氨基酸一微量元素絡合物或鰲合物產品最多，科學同仁們對此類產品在各種動物上的生物學活性進行了很多研究，但所獲結果不太一致。一些研究表明，氨基酸態微量元素的生物學活性高于其無機鹽形式，而另一些研究則未顯示出二者的生物學活性有明顯差異，也有試驗發現，鰲合態的微量元素團結合太緊密而在體內難以動用。另一類有機微量元素添加劑產品是通過特異生物技術培育成能特別富集微量元素的微生物，從而產生富集微量元素的微生物產品。美國已生產出含1×10-3～2×10-3硒的硒酵母和1×10-3鉻的格酵母產品，酵母硒的生物學活性明顯高于無機態硒。與無機態鉻比較，酵母鉆能明顯提高豬的瘦肉生產率，減少胭體脂肪沉積，能增強應激牛的免疫機能，大大減少應激牛的發病率和死亡率。已弄清酵母鉆以銘一煙酸絡合物形式存在，美國有關公司已生產出在結構上與路一煙酸絡合物很相似的另一種有機鉻，即毗院唆酸格，其生物學活性高于無機鉻。與酵母格一樣，它能顯著增加豬的瘦肉沉積，降低脂肪沉積；飼喂斷奶仔豬后免疫機能增強；繁殖母豬采食后所產窩仔的初生活重及斷奶重顯著增加。 國內外工作者正在研制富含其它微量元素（銅和鋅等）的飼用微生物產品以及與此類似的有機產品，除添加動物所需的營養物質外，很多的營養物質，如脂肪酸、氨基酸、糖以及維生素、礦物質等對許多基因的表達有影響。磷酸烯醇式丙酮酸梭激酶（PEPCK）的表達受日糧中糖含量的調控，而該酶是肝和野中糖原異生的關鍵酶。金屬鐵通過控制mRNA的穩定性和翻譯過程調節轉鐵蛋白和鐵蛋白的水平，鉆可提高金屬硫基基因的轉錄速率，鋅通過“鋅指”把激活子蛋白結合到DNA的增強于上調節幾種基因的表達。 |
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生物技術在動物營養學的應用 |
| 作者： | 來源： | 日期：2005-05-24 |
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