飼料生物技術(shù)教案chapter緒言

1、飼料生物技術(shù),,1,2,第一章 緒 言,第一節(jié) 生物技術(shù)的概念、研究領(lǐng)域及其發(fā)展動態(tài),3,二十一世紀(jì)人類社會面臨：,人口劇增--全球人口突破70億食品短缺資源匱乏環(huán)境污染加劇疑難病治療等重大問題,4,生物工程顯示了強(qiáng)大的生命力！！,生物資源的可再生性，在常溫常壓下生產(chǎn)珍貴產(chǎn)品;節(jié)約能源和資源，減少環(huán)境污染；增加糧食生產(chǎn)，開辟食物的新來源；解決疑難病的治療；對傳統(tǒng)的舊行業(yè)技術(shù)改造……,5,一、生物技術(shù)的概念,生物技術(shù)也

2、稱生物工程（biotechnology）1982年國際經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織的一個專家組給生物工程下了一個定義：生物體系——傳統(tǒng)發(fā)酵所利用的微生物，動植物細(xì)胞或細(xì)胞中的酶;先進(jìn)的生物學(xué)和工程技術(shù)——基因工程，細(xì)胞工程，酶工程和發(fā)酵工程等新技術(shù);,利用生物體系，應(yīng)用先進(jìn)的生物學(xué)和工程技術(shù)，將底物原料加工，以提供所需的各種產(chǎn)品，或達(dá)到某種目的的一門新型的跨學(xué)科技術(shù)。,底物原料——淀粉、糖蜜、纖維素等有機(jī)物；一些無機(jī)化學(xué)品；無機(jī)礦石

3、; 各種產(chǎn)品——醫(yī)藥、食品、化工、能源、金屬產(chǎn)品 和各種動植物的優(yōu)良品種等。,6,7,一般來說，生物技術(shù)包括基因工程（DNA重組技術(shù)）、細(xì)胞工程（細(xì)胞雜交技術(shù)、細(xì)胞組織培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交技術(shù)）、酶工程和微生物工程（發(fā)酵工程）4個分支領(lǐng)域。其中，基因工程是生物技術(shù)的核心。因此，現(xiàn)代生物技術(shù)通常指的就是與DNA技術(shù)有關(guān)的生物系統(tǒng)的控制應(yīng)用技術(shù)。,先進(jìn)的生物學(xué)和工程技術(shù),8,二、生物技術(shù)的主要研究領(lǐng)域,從工程技術(shù)手段上分，除了以上幾個工程技

4、術(shù)外，還有蛋白質(zhì)工程技術(shù)。所以，人們又往住把工程技術(shù)分為基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)。利用這些新技術(shù)可以達(dá)到為人類提供包括糧食、醫(yī)藥、食品、化工原料、能源和金屬等產(chǎn)品同時也可以提供包括疾病預(yù)防、診斷與冶療，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和治理等社會服務(wù)項目的新技術(shù)。具體研究內(nèi)容有以下幾個：,9,（1）基因工程（重組DNA技術(shù)),基因工程（ genetic engineering）是 20世紀(jì)70年代后興起的一門新技術(shù)。用人

5、工方法把不同生物的基因分離出來，在體外進(jìn)行剪切、拼接、重組在一起，然后把重組體放回宿主細(xì)胞內(nèi)繁殖，最終獲得基因產(chǎn)物。既用人工的手段改造生物的遺傳性狀，獲得基因產(chǎn)物。應(yīng)用： 基因工程藥品 轉(zhuǎn)基因植物 預(yù)防疾病 轉(zhuǎn)基因動物 基因治療 基因診斷 人類基因組計劃,10,操作,11,（2）細(xì)胞工程,細(xì)胞工程（cell engineering）是指以細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培育、繁殖，或人為地使細(xì)胞

6、某些生物學(xué)特征按照人們的意愿改良和創(chuàng)造新品種，加速繁殖動植物個體，獲得某種有用的物質(zhì)的技術(shù)。它包括動植物組織、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)，也稱細(xì)胞雜交枝術(shù)，細(xì)胞移植技術(shù)和染色體技術(shù)等。應(yīng)用： 植物體細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)-試管苗、莖尖脫毒技術(shù) 單克隆抗體、細(xì)胞核移植技術(shù),12,（3）酶工程,酶工程（enzyme engineering ）是指利用酶，細(xì)胞或細(xì)胞器所具有的某些特異催化功能，借助生物反應(yīng)器和工藝過程，

7、生產(chǎn)人類所需要產(chǎn)品的一種技術(shù)。包括酶的固定化技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶的修飾改造技術(shù)及酶的反應(yīng)器技術(shù)。,13,應(yīng)用： 基因重組技術(shù)的必要工具- 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶和DNA聚合酶 食品工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)，造紙工業(yè)等 含酶洗滌劑 其它方面,14,（4）發(fā)酵工程,發(fā)酵工程（ferment engineering）是利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程中的特殊性等特點，在合適

8、條件下，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物特定功能生產(chǎn)出人類所需產(chǎn)品的一種技術(shù)，有時也稱之為微生物工程。應(yīng)用： 食品、制藥-青霉素、抗生素、基因工程技術(shù)藥物 替代化工合成、用微生物發(fā)酵的方法開發(fā)能源 環(huán)境污染的防治,15,16,（5）蛋白質(zhì)工程,蛋白質(zhì)工程（protein engineering）是指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)晶體學(xué)、計算機(jī)輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科知識，

9、通過基因的人工定向改造等手段，從而達(dá)到對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的一種技術(shù)。,17,上述五項技術(shù)彼此之間是相互聯(lián)系、相互滲透的。其中，基因工程是核心技術(shù)，它能帶動其他技術(shù)的發(fā)展。例如，通過基因工程改造細(xì)菌或細(xì)胞獲得“工程菌”或“工程細(xì)胞”，再通過發(fā)酵工程或細(xì)胞工程來生產(chǎn)有用的物質(zhì)。又如通過基因工程枝術(shù)得到“工程菌”以提高酶的穩(wěn)定性和催化效率，或者開發(fā)其他具有特殊性質(zhì)或特殊功能的新型蛋白質(zhì)。因此，基因

10、工程、細(xì)胞工程被稱為生物技術(shù)的上游工程（upstream engineering）；酶工程、發(fā)酵工程被稱為生物技術(shù)的下游工程(downstream engineering）。,18,,19,三、生物技術(shù)研究和開發(fā)的概況,生物技術(shù)自20世紀(jì)70年代以來，發(fā)展非常迅速，已成為目前新技術(shù)革命的重要組成部分。現(xiàn)代生物技術(shù)研究的進(jìn)步以及在農(nóng)、林、牧和漁業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，證明它對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)具有巨大的革新潛力。它的應(yīng)用，將導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)的第二次

11、農(nóng)業(yè)革命。應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程等培育動植物新品種；運用基因重組創(chuàng)造低毒高效的微生物農(nóng)藥、獸用基因工程疫苗、畜禽生長激素以及動物胚胎移植等，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展開辟了廣闊領(lǐng)域，層示出了極美好的前景。,20,21,由于生物技術(shù)將對解決人類面臨的重大問題如糧食、環(huán)境、能源將開辟廣闊的前景，所以，它同信息技術(shù)、新材料和新能源等高技術(shù)一樣為各國政府和企業(yè)界所關(guān)注。20多年來，在國際上，生物技術(shù)的研究、開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展迅速，已有上百種多肽蛋白

12、質(zhì)藥物、細(xì)胞因子和單抗及近十種反義核酸或寡核苷酸類藥物已經(jīng)進(jìn)人臨床試驗，其中有39種已成為商品投放市場，每年產(chǎn)值在100億美元以上；全球已擁有年銷售額大于10億美元的生物技木產(chǎn)品數(shù)十個。,22,美國從事生物技術(shù)制品生產(chǎn)的公司約 1300多家，其中較大的生物制藥公司有225家，工業(yè)投資達(dá) 350億美元。轉(zhuǎn)基因動物有重大的突破。轉(zhuǎn)基因豬、高產(chǎn)奶的奶牛和從奶中提取藥物的轉(zhuǎn)基因羊等也將進(jìn)入實用化階段?；蛑委熼_辟了醫(yī)學(xué)預(yù)防和治療的嶄新領(lǐng)

13、域。基因治療的研究已從過去的盲目階段進(jìn)入理性階段。,23,目前，我國批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)應(yīng)用安全證書并在有效期內(nèi)的作物有棉花、水稻、玉米和番木瓜。但轉(zhuǎn)基因水稻和轉(zhuǎn)基因玉米尚未完成種子法規(guī)定的審批，沒有商業(yè)化種植。我國已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物只有棉花和番木瓜。此外，目前我國批準(zhǔn)進(jìn)口用作加工原料的轉(zhuǎn)基因作物有大豆、玉米、油菜、棉花和甜菜。,24,農(nóng)業(yè)生物技術(shù)有可能成為農(nóng)業(yè)資源可持續(xù)利用的核心技術(shù)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來革命性的變化。據(jù)聯(lián)合

14、國有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)所帶來的直接產(chǎn)值，在2010年超過200億美元。在養(yǎng)殖業(yè)中利用基因工程、細(xì)胞工程等培育動物新品種，運用基因重組生產(chǎn)基因工程疫茵、畜禽生長激素、動物胚胎移植、飼料添加劑等技術(shù)和產(chǎn)品，為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展開辟了廣闊的領(lǐng)域，展示出了美好的前景。,25,第二節(jié) 生物技術(shù)在飼料工業(yè)中的應(yīng)用概況,飼料生物技術(shù)及微生物發(fā)酵工程的發(fā)展水平是國家飼料工業(yè)高科技發(fā)展程度的重要標(biāo)志。應(yīng)用生物工程技術(shù)，提高飼料工業(yè)的技術(shù)水

15、平和企業(yè)的生產(chǎn)水平，符合經(jīng)濟(jì)全球化和競爭國際化發(fā)展戰(zhàn)略及對策的需求。 廣東省飼料工業(yè)經(jīng)過30余年的發(fā)展，已成為我國工業(yè)飼料產(chǎn)銷第一大省，工業(yè)飼料總產(chǎn)量連續(xù)12年位居全國首位。,26,生物技術(shù)在動物營養(yǎng)中起著重要的作用，自80年代以來，我國經(jīng)過幾個五年計劃的實施，使微生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用在飼料工業(yè)上，研制和生產(chǎn)出了包括免疫調(diào)節(jié)、酶生物催化劑、生長激素、飼料特異型酵母培養(yǎng)物、黃曲霉結(jié)合劑、氨吸收劑、葡萄糖耐量因子、酵母鉻、污染控制劑

16、和礦物質(zhì)蛋白鹽等在內(nèi)的生物產(chǎn)品，大大提高了飼料可利用價值。其中：酶制劑、甘露寡糖、氨基酸微量元素螯合物、合成氨基酸等飼料工業(yè)上有著重要的地位。,27,1．酶制劑,植物性飼料中（如玉米秸、餅粕等）含有較多的植物細(xì)胞壁。細(xì)胞壁中含有大量的纖維素和半纖維素。除草食動物外，其他動物一般不能消化吸收纖維素、半纖維素之類的物質(zhì)。細(xì)胞壁的存在會大大影響飼料中蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)成分的消化吸收。只有細(xì)胞壁被破壞后，它們才能夠釋放出并被蛋白酶和淀粉酶

17、所分解。因此，配合飼料中適當(dāng)?shù)靥砑永w維素酶和半纖維素酶，改善飼料的營養(yǎng)價值，提高消化率。,（1）纖維素分解酶,28,（2）植酸酶,谷物中65％的磷以植酸（六磷酸肌醇）形式存在，這是植物中磷酸鹽的主要存在方式。這種磷酸鹽大部分不能被單胃動物利用。因為單胃動物缺乏足夠的內(nèi)源性磷酸酶活性，不能從植酸鹽核心結(jié)構(gòu)中把磷酸基團(tuán)釋放出來。這就從營養(yǎng)和環(huán)境方面造成一系列嚴(yán)重后果。,植酸是抗?fàn)I養(yǎng)因子，化學(xué)上可與二價離子（如鐵和鋅等）不可逆地形成贅合物

18、，使其不能為動物吸收。因此，飼料廠不得不往飼料中添加無機(jī)磷酸鹽（如磷酸鈣等），結(jié)果則是大量的磷排出體外，其中植酸磷及贅合物成了土壤及水的主要污染源。據(jù)估計，美國一年生產(chǎn)1億噸動物糞便，約有100萬噸磷排入環(huán)境；植酸酶的使用使植物性飼料中的磷從不被動物吸收的植酸磷中釋放出來，減少飼料中磷的添加量及磷排出體外對環(huán)境造成的污染，消除植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用。,29,30,（3）戊聚糖酶,戊聚糖在水中的溶解性可以將其分為水可溶性戊聚糖和水不可溶性戊

19、聚糖兩大類。由D-吡喃木糖通過β-1，4糖苷鍵構(gòu)成木聚糖。 雞等單胃動物采食大麥、黑麥后，使雞糞韌性增加，伴隨著雞糞的動滯，采食量及生長速度下降。因為大麥及黑麥中含有木聚糖、葡聚糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子。在飼料中添加葡聚糖酶和木聚糖酶可消除糞便動滯的問題。,31,2．甘露寡糖,長期以來，在飼料中加抗生素或礦物質(zhì)（如氧化鋅和硫酸銅）等方法來控制腸道病原菌。甘露寡糖具有刺激免疫反應(yīng)、阻斷病原菌繁殖的作用。在飼料中添加甘露寡糖可減輕病原菌對幼畜

20、禽的危害，避免嚴(yán)重的抗生素耐藥性、抗生素或礦物質(zhì)的污染等。,32,（1）提高生產(chǎn)性能 據(jù)報道，在肉用仔雞和斷奶仔豬飼料中添加0.2％的甘露寡糖可分別提高增重1％與4％；分別提高飼料轉(zhuǎn)化率15％與5％-7％；分別提高經(jīng)濟(jì)效益5%與6.5％。 （2）替代抗生素 甘露寡糖克服了抗生素在飼料中的不足，用量少、純天然、無殘留、穩(wěn)定性強(qiáng)。在仔豬飼料中添加甘露寡糖可減少腹瀉病的發(fā)生率，降低仔豬大腸桿菌的濃度，促進(jìn)結(jié)

21、腸、盲腸和直腸中雙歧桿菌的增殖，大大降低了藥物的使用量。,33,3. 氨基酸微量元素螯合物,礦物質(zhì)是動物體維持生命不可缺少的營養(yǎng)素，它們參與構(gòu)成機(jī)體組織的物質(zhì)合成，缺乏時生長緩慢且易患病。動物對微量元素的需要量雖然很少，一般在飼料中以mg/kg計，但僅靠天然飼料供給滿足不了動物的需要，必須人工添加。礦物質(zhì)元素添加劑是飼料添加劑中的一個大族。其特點是原料易得、加工簡單、價格低廉、使用方便。20世紀(jì)80年代初期推出效率高、副作用小、營

22、養(yǎng)價值高的氨基酸金屬螯合鹽添加劑，其中包括微量元素Cu、Fe、Zn、Mg及復(fù)合預(yù)混劑，給微量元素添加劑開辟了一條新路。,34,（1）氨基酸金屬螯合物可促進(jìn)微量元素消化吸牧，提高生物利用率 l-3月齡仔豬蛋氨酸鋅和色氨酸鋅的可利用性分別為硫酸鋅的136％和115%；蛋氨酸銅對4～5月齡豬的有效性分別為硫酸銅的103%和106％。 （2）提高酶的活性及營養(yǎng)物質(zhì)消化率 母豬娠期間飼喂金屬蛋白螯合

23、物，可明顯提高仔豬出生時體內(nèi)血紅蛋白含量，斷奶仔豬血紅蛋白含量也高于注射無機(jī)鐵的仔豬。,35,（3）提高家畜的生產(chǎn)性能 大量試驗證明，添加氨基酸微量元素螫合物或微量元素蛋白鹽，不僅提高家畜生產(chǎn)性能，而且可改善產(chǎn)品品質(zhì)。 用蛋雞作的飼養(yǎng)試驗表明，飼喂酪蛋白銅、碘化酯蛋白、亮氨酸鋅螫合物，可提高產(chǎn)蛋量10％～12％，蛋殼硬度也有所增加。 氨基酸微量元素螫合物可顯著提高母豬繁殖

24、性能，改善母豬體況，降低母豬經(jīng)產(chǎn)淘汰率，預(yù)防仔豬貧血、腹瀉，減少死亡率。,36,4.合成氨基酸,（l）氨基酸平衡理論 氨基酸是蛋白質(zhì)合成的基本結(jié)構(gòu)單位。如果機(jī)體缺少必需的氨基酸時，則發(fā)生蛋白質(zhì)代謝障礙和機(jī)能障礙。 飼料蛋白質(zhì)通過消化道吸收進(jìn)入體內(nèi)，首先由各種酶分解成氨基酸貯存起來，而后才開始被機(jī)體所吸收，并送到身體的各組織，合成各種必要的蛋白質(zhì)。 氨基酸是肌肉、皮膚、血液以及酶和某些多肽激素等機(jī)

25、體組成中不可缺少的物質(zhì)。氨基酸豐富的飼料容易消化吸收，營養(yǎng)價值高，并參與體內(nèi)的能量代謝全過程。,37,必需氨基酸,動物對蛋白質(zhì)的需要量，實質(zhì)上是對飼料中所含氨基酸的需要量。隨著氨基酸營養(yǎng)理論的確定，各種必需氨基酸的理論也得到了確定。 有些氨基酸對動物來說是必需的，它們必須依靠飼料中所含氨基酸來供給，必需氨基酸共10種，即：賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、精氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸和纈氨酸。,根據(jù)在飼料中各種氨基酸的

26、缺乏程度不同，把賴氨酸、蛋氨酸和色氨酸分別稱為第一限制氨基酸，第二、第三限制氨基酸。 在玉米－豆粕型飼料中，雞的第一限制氨基酸為蛋氨酸，第二限制氨基酸為賴氨酸。豬的第一限制氨基酸為賴氨酸，第二限制氨基酸為蛋氨酸。 通過添加賴氨酸和蛋氨酸，飼料中不用魚粉也可達(dá)到相同的養(yǎng)殖效果。,38,39,（2）合成氨基酸在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果,賴氨酸 賴氨酸一般被認(rèn)為是玉米－豆粕型豬飼料的第一限制性氨基酸。據(jù)研究表明：賴氨

27、酸的添加量在0.08％～0.2％的范圍內(nèi)，隨著賴氨酸添加量的增加，生長豬日增重顯著提高，料肉比隨飼料中賴氨酸水平的提高而降低。蛋氨酸 又稱甲硫氨酸，屬中性氨基酸，在植物性飼料中含量很少，而在動物性飼料中含量比較豐富，以植物性飼料為主的飼糧中最容易缺乏。有人稱蛋氨酸為“生命性氨基酸”。家禽對蛋氨酸的需要量只能靠飼料中的蛋氨酸來滿足。,40,色氨酸,色氨酸在玉米－魚粉、玉米－肉骨粉和玉米－豆粕型仔豬日糧中是第二限制性氨基

28、酸。 色氨酸可通過神經(jīng)遞質(zhì)作用調(diào)節(jié)豬的采食量。色氨酸缺乏將導(dǎo)致豬的采食量降低、生長速度減慢。 合成基酸的使用大大降低了飼料蛋白質(zhì)的含量，既保證了日糧氨基酸的需要，又減少了畜禽氮的排泄量?？蓽p少日糧蛋白質(zhì)水平2～3個百分點，氮的排泄量可由每頭豬45kg減少到31kg，這樣既減少了對環(huán)境的污染，又可降低成本。,41,三、生物技術(shù)在飼料生產(chǎn)上的應(yīng)用,（一）特定性能牧草的培育 利用牧草的生物學(xué)特性與功能，利用組織培

29、養(yǎng)和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)進(jìn)行牧草改良和生產(chǎn)。 20世紀(jì)70年代初一些發(fā)達(dá)國家先后開始了牧草生物技術(shù)的研究，1972年美國首先研究苜蓿花藥組織培養(yǎng)技術(shù)。 70年代末到80年代初美國等開始了牧草基因的研究，并取得了突破性的進(jìn)展。 1991年轉(zhuǎn)基因苜蓿植株已移到田間。,42,目前，我國在生產(chǎn)上缺乏高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗性強(qiáng)的牧草品種。 目標(biāo)是培育含蛋白質(zhì)高、優(yōu)

30、質(zhì)、抗旱、抗寒、抗病蟲害的牧草品種和耐鹽堿、無氣脹的豆科牧草等符合育種目標(biāo)的新品種。應(yīng)用基因工程提取目的基因（或引進(jìn)）、構(gòu)建載體（或引進(jìn)），建立有效的適合牧草特點的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)，培育出具有特定目的的牧草。,43,組織和細(xì)胞培養(yǎng),44,（二）高蛋白飼料玉米的培育,1．高蛋白玉米培育的必要性 畜禽飼料中谷物飼料占全價料的75％以上，谷物飼料又以玉米占的比例最大，約占90％左右。傳統(tǒng)方法培育的玉米品種，一般蛋白質(zhì)含量低，氨基酸不平衡，特別是

31、賴氨酸含量少。普通玉米籽粒中賴氨酸的含量只有0.23％，而畜禽通常需要0.6～0.8％，不足部分需要人工添加氨基酸、豆餅和魚粉等，以滿足畜禽的需耍。 隨著市場經(jīng)濟(jì)和養(yǎng)殖行業(yè)的發(fā)展，對玉米質(zhì)量提出了更高的要求，高油玉米、優(yōu)質(zhì)蛋白玉米、青飼玉米、青貯玉米等特用玉米逐慚成為新興的發(fā)展方向。,45,2．高蛋白蛋白玉米培育發(fā)展概況,1964年，麥茨等人在對玉米胚乳缺陷型突變體的分析中發(fā)現(xiàn)了一個opique-2，(O2)隱性基因，其純合體可使玉

32、米蛋白質(zhì)中賴氨酸含量提高70％，因而大大提高了玉米蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值。 從此開辟了優(yōu)質(zhì)蛋白玉米育種的新途徑。許多國家把opique-2基因轉(zhuǎn)入普通玉米種質(zhì)，進(jìn)而選育軟胚乳高賴氨酸玉米（O2玉米）雜交種。 但由于早期的O2玉米受O2基因的負(fù)面影響，存在干物質(zhì)積累減少、籽粒容重低、產(chǎn)量低、抗性差、易感穗粒腐病和害蟲危害等缺點，生產(chǎn)上難以推廣，因此一些國家相繼放棄了這種雜交種的選育方法。,46,目前

33、最有前途的方法是：對高賴氨酸含量的玉米進(jìn)行輪回選擇、增加胚的比例、培育具有普通玉米表現(xiàn)型的雙突變體、通過利用和累積opique-2位點上的修飾基因選育硬胚乳類型。 因為修飾基因為一個復(fù)雜的多基因系統(tǒng)，所以優(yōu)質(zhì)蛋白玉米雜交種選育難度比較大。,47,我國自1972年開始了優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的選育工作，從“六五”的完全軟胚雜交種過渡到了目前的半硬質(zhì)或全硬質(zhì)胚乳雜交種。目前我國在這一領(lǐng)域的研究居國際領(lǐng)先水平。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米和高油玉米的選育成功，大

34、大強(qiáng)化了飼用玉米的地位。,48,3．高蛋白玉米的應(yīng)用前景,優(yōu)質(zhì)蛋白玉米，又稱高賴氨酸玉米。與普通玉米相比，它不僅產(chǎn)量高，而且品質(zhì)優(yōu)良。全籽粒賴氨酸和色氨酸含量比普通玉米提高了約80％，每千克蛋白質(zhì)中含賴氨酸40-50g，精氨酸含量比普通玉米高30％～50％。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米是畜禽優(yōu)質(zhì)高效的飼料，同時對人也具有較高的營養(yǎng)價值和食用價值。國內(nèi)外大量試驗結(jié)果表明：優(yōu)質(zhì)蛋白玉米用于畜禽飼料飼喂豬、雞等，可大幅度提高動物生產(chǎn)性能、增重快、節(jié)約糧食

35、和蛋白飼料、降低飼料成本和提高飼料報酬。,49,（三）微生物在秸稈類粗飼料中的開發(fā)應(yīng)用,我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈達(dá)5億噸之多，用秸稈制作飼料，不僅可減少飼料的用量，還可變廢為寶，解決目前飼料資源不足、價格昂貴等問題。秸稈轉(zhuǎn)化為飼料的方法很多，常見的方法有物理方法、化學(xué)方法和微生物方法。物理方法如機(jī)械法（用器械將秸稈切碎磨粉）?；瘜W(xué)方法如用堿處理，使不易溶解的木質(zhì)素變成較易溶的羥基木質(zhì)素，或加硫酸氨、尿素等，發(fā)酵后制成氨化飼料。添加酶如淀粉酶

36、、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶等）直接催化水解反應(yīng)，使秸稈大分子有機(jī)物降解。,50,缺點：,以上方法雖然應(yīng)用較早，但缺點較多，適合牛、羊等反芻動物消化，卻不宜給雞、豬等單胃動物飼喂；并且處理時間均較長；另外使用酶的成本較高，效果受動物的生長和體內(nèi)環(huán)境（如溫度）影響，又不能再生。,51,微生物學(xué)方法,微生物學(xué)方法具有廣泛的適應(yīng)性，能利用和分解多種畜禽不能利用的復(fù)雜有機(jī)化合物，合成含有豐富蛋白質(zhì)、脂肪的菌體細(xì)胞，這些分解產(chǎn)物和菌體是營養(yǎng)價值

37、高的飼料。微生物降解秸稈的功能在于降解木質(zhì)素和纖維素類物質(zhì)以及生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。,52,1．降解纖維素,新疆農(nóng)科院微生物研究所研制的秸稈發(fā)酵活干菌（賈萬富，1994），是篩選出的對木質(zhì)素降解作用較強(qiáng)的菌株，由高效木質(zhì)素、纖維素分解菌和有機(jī)酸發(fā)酵菌混合制成。麥秸經(jīng)微生物發(fā)酵處理后, pH為4.5～4.6的有機(jī)酸提高80.7％，蛋白質(zhì)提高10.7％。分解纖維素的微生物多屬真菌（如木霉、黑曲霉、綠色木霉和康氏木霉等），這些霉菌有較強(qiáng)的分解纖維

38、素的能力，并可分解半纖維素和果膠物質(zhì)。,53,2．生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白,秸稈含粗蛋白低，約2％-4％，但利用秸桿發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白如飼料酵母，蛋白質(zhì)含量60%左右，氨基酸含量與魚粉相當(dāng)，富含B族維生索、激素和膽堿等，能促進(jìn)動物生長繁殖，提高生產(chǎn)率。秸稈中加入能生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物，微生物首先將秸稈中的營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為微生物體內(nèi)的菌體蛋白，然后，利用大批量培養(yǎng)微生物的方法，對秸稈原料中的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解、生成氨基酸，提高畜禽對蛋白質(zhì)的利用率。,同

39、時，谷氨酸、天冬氨酸等多種氨基酸與鈉離子結(jié)合生成具有鮮味的氨基酸鈉，可提高飼料的適口性。這些微生物在生長中分泌各種酶，如霉曲和細(xì)菌產(chǎn)生淀粉酶，毛霉、曲霉、根霉、細(xì)菌和酵母產(chǎn)生脂肪酶，黑曲霉產(chǎn)生植酸酶，曲霉產(chǎn)生糖化酶和中性細(xì)菌蛋白酶等。這些酶可以重新作用于秸稈，進(jìn)—步將大分子有機(jī)物催化水解，提高秸稈營養(yǎng)價值。同時，微生物酶作為外源酶對動物消化道酶不足或缺乏給予合理補(bǔ)充，通過逐步分解秸稈飼料中的天然成分，使其在動物體內(nèi)得到保存并不斷發(fā)揮

40、作用。,54,55,第三節(jié) 未來展望,一、養(yǎng)殖業(yè)跨超式發(fā)展應(yīng)以生物技術(shù)為基礎(chǔ) 生物技術(shù)與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。 我國養(yǎng)殖業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展基本上是跟蹤和模仿國外，很少有自已獨立知識產(chǎn)權(quán)的功能性的技木，創(chuàng)新性成果甚少，其主要原因是研制與開發(fā)經(jīng)費的投入少（全國生物技術(shù)的投入僅占國內(nèi)生產(chǎn)總值的0.5％，養(yǎng)殖業(yè)的投入所占比例更低），遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家。,56,二、未來轉(zhuǎn)基因工程研究的主攻方向

41、 20世紀(jì)80年代，科學(xué)家根據(jù)獲得的為數(shù)不多的轉(zhuǎn)基因鼠能有效表達(dá)目的基因，且能把所帶的基因傳遞給子代的事實，認(rèn)為轉(zhuǎn)基因研究可望在短期內(nèi)改變動物的生產(chǎn)性狀。然而，十多年的研究表明，轉(zhuǎn)基因動物研究還存在不少技術(shù)問題。,57,問題？,對基因的內(nèi)在作用了解尚不夠深刻，難以構(gòu)建具有可調(diào)控的高效表達(dá)的轉(zhuǎn)化基因。外源DNA在動物細(xì)胞染色體上的整合機(jī)制尚不清楚。轉(zhuǎn)基因動物的有效性低，僅1%-10％。且結(jié)果重復(fù)性差。轉(zhuǎn)基因動物經(jīng)

42、常出現(xiàn)畸形、死胎、木乃伊，或者出現(xiàn)早衰現(xiàn)象。據(jù)報道，在自然生殖情況下，胚胎出現(xiàn)基因異常的比例不足1％；試管繁殖出現(xiàn)基因異常的比例是15％；而克隆繁殖出現(xiàn)基因異常比例超過40％。轉(zhuǎn)基因動物的生產(chǎn)性能差，如轉(zhuǎn)生長激素基因豬的初步伺養(yǎng)試驗令人失望，又如轉(zhuǎn)人血紅蛋白基因豬產(chǎn)生的人血紅蛋白，其功能與人源性有一定差異。,58,三、21世紀(jì)生物技術(shù)在畜牧業(yè)研究中的熱點領(lǐng)域,21世紀(jì)將是一個以生物、高科技開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)為主導(dǎo)的時代，作為最具竟?fàn)幜Φ那?/p>

43、沿科學(xué)之一的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)。轉(zhuǎn)基因動物、生物飼料和環(huán)境生物技術(shù)將是21世紀(jì)初國際生物技術(shù)的熱點領(lǐng)域。利用基因操作技術(shù)和方法，將某種具有特定功能的目的基因轉(zhuǎn)到動、植物體內(nèi)并使其在特定的器官中高效地表達(dá)，這樣構(gòu)建出目的轉(zhuǎn)基因動物個體和飼料作物具有極廣泛的用途。,59,利用微生物工程、細(xì)胞工程等生物技術(shù)將農(nóng)作物廢棄物等轉(zhuǎn)化成動物需要的飼料，可解決飼料資源在長期大幅度開發(fā)中不斷減少的現(xiàn)實，擴(kuò)大飼料資源渠道。利用生

44、物合成技術(shù)合成動物需要的營養(yǎng)物質(zhì)，提高畜產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量。21世紀(jì)的生物技術(shù)主要還是研究階段的工作，產(chǎn)業(yè)建設(shè)還在初創(chuàng)階段；21世紀(jì)的生物技術(shù)進(jìn)入廣泛的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，是它對人類社會做大貢獻(xiàn)的時期?；蚬こ掏緩脚嘤母弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)的動物新品種，將與細(xì)胞工程技術(shù)培育的新品種不斷推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。此外，以基因工程培育的動物來大量生產(chǎn)藥物、疫苗或其他生理活性物質(zhì)，將畜牧業(yè)進(jìn)一步推向更高更新階段。,課外思考：,請根據(jù)上述內(nèi)容，并結(jié)合自身日常了解，列舉5