[摘要]从生物技术与畜禽品种、动物遗传育种,动物饲料资源开发,动物疫病的预防与诊断几个方面,论述了其在畜牧业中的应用,以期用生物技术来推动我国畜牧业的更快发展。

[关键词]生物技术;畜牧业;饲料开发;疾病诊断

生物技术发展迅速,应用领域甚广,包括医学、食品、农牧渔业、化学工业、能源工业、治金、海洋工业及环保等方面。畜牧业是生物技术应用的重要领域。以基因工程为核心,包括细胞工程、酶工程和发酵工程组成的生物技术均与当代畜牧兽医的发展有着密切的关系,成为畜牧业技术的重要组成部分。这些技术的研究开发和应用,为优良家畜种质资源的保存与利用、品种改良、提高饲料营养价值以及疾病快速准确诊断和治疗提供了广阔的前景。现代生物技术的建立,开创了畜牧业生产的新途径。

1生物技术与畜禽品种

在影响畜禽生产的众多因素中,品种是提高畜禽生产水平的关键因素。据美国农业部(USDA) 1996年对美国50年来畜牧生产中各种科学技术所起作用的总结,品种改良的作用居各项技术之首,占到40%,远远高于营养饲料(20%)、疾病防治(15%)和繁殖与行为(10%)等,而品种改良的效果要以丰富多彩的畜禽品种资源为基础才能迅速而经济地实现,畜禽遗传资源的任何一点利用都可能在类型、质量、数量上给肉、奶、蛋和毛皮等生产带来创新。因此,就要保存好畜禽遗传资源,以便更好地开发和利用它的优良性状。

大多数畜禽遗传资源是由农业生产中的畜群和禽群来保持的,即目前猪、牛、禽等以活畜保存为主。以生物技术保存畜禽品种资源主要有以下两种途径:一是利用胚胎和生殖细胞的冷冻技术,现今已有鼠、兔、牛、羊等十多种动物胚胎冷冻移植成功,其中有些种类的冷冻技术已经程序化,并出现商品化的试剂盒;二是利用分子生物技术建立畜群、禽群的DNA基因文库。所谓基因文库,就是含有某种生物基因组中不同基因片段的DNA重组体的一群克隆。制备的克隆总体就是该畜禽品种的基因文库,保存该基因组文库就等于保存了该畜禽品种。通过生物技术可以保存畜禽优良品种的性状,保护濒临灭绝的动物。

目前,许多发达国家已建有家畜冷冻精子库和胚胎库,低温冷冻保存家畜精液的研究和应用在50多年中有很快进展。利用生物技术可简化良种引进方法,胚胎移植与胚胎冷冻技术相结合,良种的引进可简化为冷冻胚胎的引进,不仅运输方便、检疫程序简单、成本低廉,而且后代对引种地生态环境适应性和抗病力增强。目前,牛羊胚胎移植与冷冻技术已成为国际、地区间良种遗传资源交流廉价而简便的方式。

2生物技术与动物遗传育种

科学家利用基因工程通过一定方法把人工重组的外源DNA导入性细胞或胚胎细胞受体动物的基因组中或把受体基因组中的一段DNA切除,从而使受体动物的遗传信息发生人为改变,生产出带有外源DNA片段的动物,并且这种改变能遗传给后代。运用此技术育种可以打破物种界限,突破亲缘关系的,培育出自然界和常规育种难以产生、具补充：有特别优良性状的动物品种,有效提高畜禽生产率,改善畜禽生产性能和品质。例如, Pinkert等在1978年用转基因技术法获得了8头可表达牛生长激素的转基因猪,这种猪体大,日增重快饲料转化率高。利用生物技术还可以改变常规育种需要进行多代杂交所需时间长的缺点,加快育种进程,满足人们对畜禽产品的需求。快育种进程,满足人们对畜禽产品的需求。1997年,英国报道了人们首次用体细胞核移植技术,将绵羊体细胞--乳腺细胞,经核移植到另一个去核卵母细胞质中,在受体绵羊中发育,并顺利产下克隆羊,引起世界轰动。美国利用基因工程方法把某些动物生长激素基因转移到细菌中,然后由细菌繁殖产生大量有用的激素。这些激素在畜禽新陈代谢过程中,能促进其体内蛋白质的合成和脂肪的消耗,从而加快生长发育,即在不增加饲料消耗的情况下提高畜禽的产量和品质。此外,运用生物技术可培育出抗病品种,增强其对病害和内、外寄生虫的抗性,从而避免家畜疾病,给畜牧生产带来的经济损失。

3生物技术与饲料资源开发利用

利用现代生物技术开发饲料资源,可以提高饲料的利用率,降低生产成本,节省饲料,从而解决我国饲料资源不足的问题。在充分利用绿色饲料、秸杆饲料的同时,更要加速研究开发新型饲料酶制剂、新型饲料蛋白资源产品等一些新型的饲料资源,以期促进畜禽生长,提高产品品质,改善环境污染,最终为人类提供天然的、无公害的、营养价值高的营养食品,进一步促进畜牧业的发展。

3.1甜味剂

甜味剂能增进雏鸡和仔猪食欲,初生雏鸡饮用一定浓度的糖水可提高初生雏鸡的成活率,并可提高应激状态下鸡的采食量,改善适口性。目前已商品化应用的二肽甜味剂阿斯巴甜(aspartame)就是通过生物技术合成的一种新型的甜味剂。

3.2酶制剂

酶制剂是一种具有酶特性的高效生物活性物质,酶被作为饲料添加剂已有几十年的历史,饲用酶制剂能够直接分解底物,供给机体营养物质;刺激内源性消化酶的分泌,水解植物细胞壁使

细胞内营养物质释放出来;破坏饲料中的可溶性非淀粉性多糖,降低肠道内容物的粘度,增加

养分的消化吸收;参与动物内分泌调节,促进合成代谢。是畜禽生理机能的激活剂,对畜禽营养物质的消化吸收和转

补充：

有强烈的促进作用。随着酶工程技术的发展,酶的种类已发现有5000余种,用作饲料添加剂的酶类就有20多种,主要包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、果胶酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等多种酶系。以往工业上生产的酶多以自然界中微生物产的自然酶的产量为依据筛选而来,而现在酶的生产可以借助基因工程技术,使一些少量存在、难培养的某些微生物中的酶,通过选择转基因到一些生长条件要求较低的宿主微生物中来生产。一些动物体内的酶系可以通过转基因技术到植物体中产生。如植酸酶的生产,就是利用分子生物学技术,分离出生产植酸酶的基因。然后将这些基因进行扩增后插入合适的表达载体,从而大量生产植酸酶。利用这种方法生产植酸酶与常规方法生产菌株或野生菌株生产相比,产量可提高50~100倍。

3.3新型饲料蛋白质

蛋白质饲料的严重不足已成为世界性问题,通过微生物发酵产生单细胞蛋白(SCP)是解决此

问题的一条重要途径。SCP营养丰富,蛋白质含量高,所含氨基酸组分齐全平衡,且有多种维生素,消化利用率高,而且其原料来源广,微生物繁殖快,成本低,效益高。可用来生产单细胞蛋白的微生物有细菌、真菌、酵母、藻类等。生产单细胞蛋白的原料很多,如酿酒、味精、淀粉、造纸、制糖、制药等工业废弃物,各类植物秸秆、壳类、木屑等农副产品加工副产物等。如:细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产SCP:利用废物中的许多物质转化为SCP,如稻秸、蔗渣、柠檬酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等;以淀粉副产物的混合物为原料,通过固态发酵法生产单细胞蛋白:利用藻类(如小球藻、蓝藻)生产SCP。我国在单细胞蛋白研究生产中,主要产品有饲料酵母和螺旋藻蛋白。上海酵母厂通过特异生物技术培育成能富积微量元素的微生物,如硒酵母、锌酵母等,蛋白质含量达62%~79%,富含胡萝卜素、藻兰蛋白、藻酸钠及类胰岛素等活性物质。新型饲料蛋白的生产是近10年来发展很快的领域,

也是生物技术应用于饲料产业最具潜力的领域之一,它的发展将为工农业废弃物转化为高营养的饲料资源带来希望。

3.4微生态制剂

补充：

微生态制剂又称益菌剂,是将微生物菌体或其相应物质直接饲喂动物,参与动物胃肠道微生物群的生态平衡及维护胃肠道的正常功能,从而达到动物保健及提高生产性能的目的。目前,已确认的适用于生产饲用微生物添加剂的菌种主要有:乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌、双歧杆菌、优杆菌和酵母菌等。

目前益菌剂在畜牧养殖上广泛应用,它代替了抗生素作为饲料添加剂解决了抗生素的残留问题及动物对抗生素的耐药性问题,对畜牧业的发展有着不可估量的作用。

4生物技术与动物疫病的预防诊断

生物技术在畜禽疾病诊断、预防和治疗方面已发挥越来越重要的作用。近几年来,人类对疾病的诊断不再限于检测体液中蛋白质、糖质和其他物质浓度的改变,而是可以应用分子生物技术,从分子水平检测与分析若干疾病发生的原因,追溯疫病发展过程,也能对感染的病原微生物进行鉴别、分类以及筛选有效的治疗药物等。现代分子诊断技术主要是指应用免疫学和分子生物学的方法来对病原物质进行诊断检测。如:酶联免疫吸附试验和DNA诊断技术。目前,国内外在畜禽生产上所用的疫苗仍以常规疫苗为主,对疾病的预防起到了积极的作用。但还存在很多问题,因为常规疫苗是以大量培养病原微生物为基础来生产的。常由于污染等原因造成免疫效果不稳定,有时甚至导致免疫失败,给注射疫苗的健康动物带来潜在威胁。随着生物技术的发展,现在已能够从分子水平上描述疫苗及其诱导机体产生免疫反应的机理,并在分子水平上设计更为精确的疫苗研制方案;通过分析疫苗的有效成分、有害成分和不必要的成分,提高疫苗的有效性、安全性。可通过DNA重组技术实现体外合成所需的抗原蛋白分子,并根据需要进行修饰和重组。近年来应用以淋巴细胞杂交瘤技术和重组DNA技术为主的现代生物技术研制生产新型疫苗,可以克服常规疫苗的缺陷,这些疫苗以非致病性细菌、酵母菌或动物细胞来生产,从而避开了大量培养致病微生物的传统途径,克服了这些疫苗存在的一系列缺点。

补充：

继续作大量的研究,才能在生产实践中应用。在畜禽疫情诊断方面,现代生物技术提供了很多高效、快捷、准确的方法。20世纪80年代以来广泛采用了ELISA法,此法敏感而又经济,且可在短时间内得出结果,几乎所有的动物病毒都有用ELISA检验的报道。随着杂交瘤技术的建立,单克隆抗体在畜禽保健中的应用研究也逐渐深入,单克隆抗体技术在80年代已研制成熟,国外已研制出有关病毒、细菌、寄生虫及肿瘤等的单克隆抗体达百余种之多,可广泛地应用于动物传染病的临床诊断、鉴别诊断、病毒分型和流行病学的研究,对疾病的预防和诊断到了很大的作用。随着科学技术的发展,近年来,核酸探针技术应用在兽医微生物学的基础研究和兽医传染病的诊断,此法敏感而又经济,且可在短时间内得出结果。

5展望

综上所述,生物技术在畜牧业上的应用前景广阔,对畜牧业的发展起着越来越重要的作用。因此我们还要进一步提高生物技术研究水平,加快发展畜牧生物新技术研究,充分利用我国的优势,利用国外生物技术的先进方面开发和推广其应用的步伐,用高新生物技术来推动我国畜牧业的发展。

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