生物技术在畜牧业中的应用

2013-01-23黄建伟

中国牛业科学 2013年4期

黄建伟

（甘肃省平凉市牛产业开发办公室，甘肃平凉 744000）

二十一世纪是生物技术的鼎盛时代，生物技术依然是自然科学领域中的带头学科。生物技术是一个含义相当深广的概念，广义上是生物系统的控制和应用，狭义上又称为生物工程，或称为生物工程技术，是利用生物的特定功能，通过现代工程技术的设计方法和手段来生产人类所需的各种物质，或直接应用于工业、农业、医药卫生等领域改造生物，赋予生物以新的功能和培育出生物新品种等的工艺性综合技术［1］。

随着现代农业的快速发展，生物技术已成为农业新技术革命的重要组成部分。特别是近些年来转基因技术、重组DNA技术等技术的不断完善和成熟，生物技术已成为畜牧业发展的必然选择和强大动力，畜牧业发展成为现代生物技术应用最广阔、最活跃、最富有挑战性的领域，生物技术在畜禽品种培育，遗传资源保护，饲料资源开发，疾病预防和诊断等多个方面应用广泛，发挥着越来越重要的作用［2］。

1 畜禽新品种的培育

畜禽育种的实质是从基因水平上改良其遗传组成。传统的育种方法是通过表型值对家畜进行选种选配，而表型性状不仅受遗传因素的影响，也受环境因素的影响［3］。因此在实践中我们通常依据生产性状的观测值对其进行选择，难免会造成一些误差。此外，家畜世代间隔长，如繁殖性状在短期内无法进行度量；肉质性状则需要进行屠宰试验测定，这些都制约了畜禽育种工作的进展。采用现代生物技术可以从DNA分子水平上对其遗传组成进行研究，加快畜禽育种工作进程，提高育种效率；同时转基因技术为动物生长速度、饲料利用效率的提高以及肉质的改善提供了有效手段。如猪的氟烷敏感基因，该基因隐性纯合个体易产生应激综合症，通过PCRRFLP（限制性酶切片段长度多态性）可以判断某一个体是否携带该基因，为猪的育种带来了极大的好处。王根林等［4］利用PCR－RFLP，可以检测出湖羊、小尾寒羊和新疆细毛羊的DNA是否存在Booloola（FecB）基因，并揭示了FecB基因也是控制湖羊、小尾寒羊多胎的重要基因，从分子遗传机制上研究探讨了我国绵羊的多胎机理。美国依阿华大学Rothchild曾报道了雌激素受体基因是控制猪产仔数的主效基因之一，该基因位于猪的1号染色体上，有利基因的估计值从梅山猪的1.15头到大白猪的每胎0.42头不等［5］。

2 畜禽遗传资源的保护

我国是畜禽遗传资源最为丰富的国家之一，具有大量各具特色的优良地方畜禽品种。目前，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，即畜禽以活体保存为主；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，这种方法是静态保种的技术之一，早在20世纪70年代就有一些国家以冷冻配子（精子、卵子）和胚胎进行畜禽遗传资源保存的研究。二是利用分子生物技术建立畜禽群DNA基因文库，即利用DNA重组技术将决定畜禽重要经济性状的主基因或全部基因整合到某些特殊的基因载体上，然后通过载体感染宿主细胞和宿主细胞的大量增殖构建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［6］。畜禽育种已发展到以DNA分子技术为基础的标记辅助选种、转基因技术和基因诊断试剂盒，与传统的育种方法相比，生物技术育种存在很多优势。利用它可以打破物种界限，突破亲缘关系的限制，培育出自然界和常规育种难以产生、具有特别优良性状的动物品种。这些优良性状表现为生长发育快、产量高、回报率好、抗病性强等特点。

3 饲料资源的开发利用［7－12］

利用生物技术开发饲料资源是解决我国饲料不足，提高饲料营养价值，促进畜牧业持续发展的重要途径。现代生物技术的应用可有效改变作物种子油分或淀粉的含量及组分，增加饲料作物中果聚糖和可溶性糖的浓度，降低副产品的木质素含量。

其作用主要表现在以下四个方面：

1）通过引入含有理想氨基酸的新种子蛋白、引入多拷贝基因使现有种子蛋白过量表达、改写现存的贮藏蛋白质编码基因、对氨基酸的生物发生进行操作以增加特异氨基酸的产量和改进作物种子中氨基酸组成的基因工程技术，从而提高饲料作物蛋白质的数量和质量，如高赖氨酸玉米的培育。

2）提高饲用作物种子含油量，如利用植物基因工程技术，对植物脂类进行修饰可以控制脂肪酸的不饱和程度，使饱和脂肪酸的浓度明显增加。

3）利用生物技术选育具有分解纤维素、半纤维素酶活性以及免疫活性的产赖氨酸含量高的菌株，是今后开发单细胞蛋白的发展方向。

4）利用生物技术开发饲料资源，如通过分子生物技术除去有关基因，培育出不含或含少量抗营养因子的饲料作物。澳大利亚科学家利用基因工程培育出了一种富含蛋白质的苜蓿新品种，有效避免了尿素酶、皂角苷等抗营养物质，提高了饲用价值，在一定程度上也缓解了蛋白质饲料短缺的问题。

4 畜禽疾病的预防与治疗

畜禽疾病一直是制约我国畜牧业发展的主要原因之一。目前，国内外在生产上应用的疫苗仍以常规疫苗为主。这些常规疫苗是以大量培养致病微生物为基础的第一代疫苗，常规疫苗易给注射役苗动物留下后患，且对与之接触的健康动物群体带来潜在威胁。近年来基因工程疫苗的出现，开发研制多种可以称之为第二代疫苗的新型疫苗，如基因工程亚单位苗、基因工程活载体苗、基因缺失苗、合成肽疫苗和抗独特型抗体疫苗等［13］。这些疫苗以完全无关的非致病性细菌、酵母菌或动物细胞来生产有保护性的抗原物质，从而避开了大量培养致病微生物的传统途径，克服了现用疫苗存在的一系列缺点。但这些高技术疫苗目前大多尚处于实验室研究阶段，距离在生产实践中应用尚远，还需继续作大量的研究工作。

5 生物环境的净化

由于养殖业的高度集约化，畜舍内空气中氨等有害气体的积累对人和动物健康以及畜禽生产的影响，已引起人们的高度重视。猪呼吸道疾病和肉鸡腹水症的发生与舍内氨气浓度过高有关。科学家们从沙漠植物莫哈夫丝兰中提取的糖化合物，可使舍内氨气、硫化氢、粪臭素等下降，使动物血液携氧能力增强，提高了猪的生产性能，降低了肉鸡的腹水症和死亡率。日本EM生物技术，由乳酸菌、放线菌、光合菌和酵母四大菌系的70多个优选菌株配成的菌粉，用以处理污水、粪便、污染物，对改善环境空气有明显作用［14，15］。光合细菌可改善水质，提高了鱼的成活率，降低饲料消耗。

二十一世纪将是以生物技术为主导的时代，畜牧业也不例外，生物技术必将对畜牧业的发展起着质的飞跃［16］。现代生物技术的建立，开创了畜牧业生产的新途径，无论在动物生产上、饲料生产上、新的生物制剂和制品的生产上，还是在研究阐明营养素的代谢调节机制及其与机体的相互关系上，都已开始发挥出日益重要的作用。可以想象，随着生物技术的进一步发展和应用，各种生物制品层出不穷，将在很大程度上促进动物生产的发展；转基因技术的成功运用将完全有可能培育出生长快、饲料转化率高的动物新品种。此外，营养与基因表达调控关系的阐明，将为通过营养调控基因表达改善动物生产性能提供理论依据和指导，生物技术将在动物营养领域和饲料工业中将发挥更大的作用。

［1］朱祯.生命科学与农业［M］.南宁：广西教育出版社，2000.

［2］肖海峻，陈深，曹授俊.浅谈生物技术在畜牧兽医中应用［J］.内蒙古畜牧科学，2003，（6）：40－41.

［3］张沅.家畜育种学［M］.北京：中国农业出版社，2001.

［4］王根林，毛鑫智，George H Davis，等.DNA分析发现我国湖羊和小尾寒羊存在Booloola（Fec B）多胎基因［J］.南京农业大学学报，2003，26（1）：104－106.

［5］陈克飞，黄路生，李宁，等.雌激素受体（ESR）基因对产仔数性状的影响［J］.遗传学报，2000，27（10）：853－857.

［6］董云侠，姜淑娟.生物技术在畜牧业中应用［J］.天津畜牧兽医，1994，（3）：5－7.

［7］曹文杰.生物技术在饲料业中的应用前景［J］.饲料研究，1998，（3）：12－14.

［8］王争光，俞颂东.现代生物技术在饲料中的应用［J］.中国饲料，2004，（3）：16－18.

［9］王文君，欧阳克，付月华.生物技术在动物营养中的应用和研究进展［J］.畜牧业，2001，（2）：12－13.

［10］陈章良.植物基因工程研究［M］.北京：北京大学出版社，2001.

［11］陈秀为.生物技术与蛋白质饲料资源的开发［J］.国外农业环境保护，1993，（2）：16－18.

［12］ T.P.莱恩斯，K.A.杰奎斯.生物技术在饲料工业中的应用［M］.北京：中国农业出版社，1994.