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1、动物营养生物技术,主讲：范彩云,第一节 动物营养生物技术概述,动物营养生物技术 以饲料和饲料添加剂为对象，以生物技术为手段，改善饲料作物的品质，开发新型的饲料资源和生物饲料添加剂等动物营养物质，调控动物生长和代谢，从而提高饲料利用率、改善和提高畜禽生产性能和产品品质。,分子营养学,分子生物学应用于传统的动物营养学研究中，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在分子水平上研究营养物质与基因表达、调控的关系，从根本上阐明营养物质对机体的作用机制；利用基因工程技术开发饲料资源。,营养遗传学与营养基因组学,第二节 生物技术在动物营养中的应用,基因工程与
2、动物营养利用细胞工程技术生产动物营养物质利用酶工程技术提高动物营养物质利用率发酵工程与动物营养利用生物技术处理饲料中有毒有害物质,一、基因工程与动物营养,利用基因工程技术提高动物营养物质的质量提高饲料作物的质量提高饲料作物种子含油量培育低毒饲料作物,转基因动物在动物营养中的应用,动物机体的生产，主要受生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等方面的影响，根本上都是基因表达调控发生改变的结果通过基因工程在动物体内导入新的代谢途径，加工后的外来基因在哺乳动物的体内表达。,Cys-羊毛合成的限制性氨基酸饲料中添加Cys不能提高在血清中的浓度。如果羊自身合成，将提高羊毛产量。,通过转基因得到转基因羊胃
3、上皮细胞能利用胃中的硫化氢合成Cys,二、利用细胞工程技术生产动物营养物质,单细胞蛋白饲料又称微生物蛋白或菌体蛋白，是利用各种基质大规模培养一些微生物而获得的微生物蛋白。,如酵母、非病原性细菌、霉菌和藻类等生产蛋白酶、纤维酶、脂肪酶、乳酸酶和植酸酶等。,饲用干酵母,螺旋藻蛋白,SCP优点,营养丰富 蛋白质高达80%以上，含多种维生素，消化率高达80%。可缓解蛋白质资源的缺乏。原料来源广、微生物繁殖快、成本低、效益高 原料：纸浆废液、糖蜜、酒糟、植物秸秆等；石油衍生物等。,三、利用酶工程技术提高动物营养物质利用率,添加酶制剂可补充内源酶的不足消除抗营养因子提高饲料成分的营养价值,饲料用酶包括；蛋
4、白酶、纤维素酶、脂肪酶、乳糖酶、植酸酶、果胶酶等,植酸酶,植酸酶 水解植酸的酶类将植物磷降解为肌醇和无机磷广泛存在于动物、植物和微生物。作物籽实中磷的储存形式是植酸磷单胃动物缺乏植酸酶不能充分利用不得不在饲料中添加提高了成本，排出体外也会污染环境利用植酸酶磷的利用率可提高60%，排出量减少40%。,-葡聚糖酶戊聚糖酶木聚糖酶蛋白酶淀粉酶,如何获得植酸酶？,合成植酸酶的微生物包括：枯草芽孢杆菌、假单胞杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌、曲霉（活性最高）、酵母等。利用分子生物学技术从微生物中鉴定、分离出编码植酸酶的基因基因扩增重组到曲霉菌表达载体中植酸酶表达曲霉菌的天然分泌机构把产生的酶转至培养基中搜集纯化
5、。,粗饲料细胞壁纤维素、半纤维素和木质素通过瘤胃微生物被反刍动物消化利用通过酶制剂可提高其消化率。饲料中添加酶制剂可提高奶牛产奶量，也可提高家畜的日增重等。,四、发酵工程与动物营养,发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程学基本原理有机地结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。生产氨基酸、酶制剂、益生素,五、利用生物技术处理饲料中有毒有害物质,橙色黄杆菌能在体外消除黄曲霉素。利用单菌或多菌发酵工艺降低游离棉酚的含量。利用白腐真菌可处理麦秸，提高其蛋白含量，且提高消化率。应用生物技术处理饲料，效率高、无残留、安全，营养成分破坏少。,第三节动物基因表达的营养调控,营
6、养物质对基因表达的调控基因多态性对营养物质吸收、代谢和利用的影响,一、营养物质对基因表达的调控,（一）营养物质与基因表达之间的关系,营养物质对基因的表达调控是指动物摄入的营养物质经过一系列的转运及信号传递过程，将信号传递到细胞质或细胞核，与其他要素一起调控染色质的活化、基因的转录、mRNA的稳定性及其翻译过程。,基因的表达调控,营养素摄入 DNA复制 改变染色体结构 调节基因表达 转录 翻译 基因产物 调节、维持细胞分化、适应、生长、生产等,基因表达的多级调控,转录调控转录后调控翻译调控翻译后调控蛋白质调控,（二）营养水平对基因表达的影响,GH控制生长通过GHR和IGF-1发挥作用较长时间的饥
7、饿 GHR表达下降 GH表达下降生长受阻。营养对基因表达的调控作用有组织特异性和基因种类特异性。只控制能量水平时，生长速度与肝脏中IGF-1和GHRmRNA表达量有关，但与眼肌中的表达量无关。,（三）营养物质对基因表达的调控,蛋白质与氨基酸对基因表达的调控脂肪与脂肪酸对基因表达的调控碳水化合物对基因表达的调控矿物质对基因表达的调控维生素对基因表达的调控,蛋白质对基因表达的调控,白蛋白、神经肽Y（NPY）NPY富含于中枢和周围神经系统。可刺激采食。研究表明，注入NPY可导致饮食过度和体内脂肪堆积，禁食或限食可导致NPY水平上升，增加采食量；喂高蛋白日粮可降低脂肪组织脂肪酸合成酶mRNA的数量，不
8、影响肝脏组织脂肪酸合成酶的mRNA数量，以利于体脂沉积的减少。,日粮中设计高蛋白抑制脂肪合成生产瘦肉率高的家畜。比使用药物降低脂肪沉积更安全。降低日粮蛋白含量提高NPY的分泌促进采食提高日增重增加了绝对蛋白摄入量。,应用,氨基酸对基因表达的调控,氨基酸缺乏CHOP基因的表达,脂肪与脂肪酸对基因表达的调控,脂肪主要影响与脂肪代谢有关的酶含量，如胰脂肪酶。高等动物脂肪的合成是通过脂肪酸合成酶系来完成。饲料中脂肪酸对脂肪合成的影响通过两个方面：调控磷酸戊糖中的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因表达，使NADPH的含量降低，控制脂肪酸合成；直接调控脂肪酸合成酶基因表达,碳水化合物对基因表达的调控,对磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶基因表达的调控对脂肪酸合成酶基因表达的调控。,矿物质对基因表达的调控,ZnFe其他微量元素,维生素对基因表达的调控,脂溶性维生素在转录水平进行调控。水溶性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。生物素缺乏导致血氨过多Vc缺乏影响啊朴蛋白A-I基因表达。视黄酸与细胞核的视黄酸受体结合可调节特异基因的表达。,二、基因多态性对营养物质吸收、代谢和利用的影响,维生素D受体基因多态性对钙吸收的影响亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性对叶酸需要量的影响载脂质蛋白基因多态性对血脂代谢的影响。,
