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歷時8年破解仔豬“拉肚子”難題

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本文轉自：中國科學報
歷時8年破解仔豬“拉肚子”難題
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研究人員在飼喂幼齡仔豬 。 受訪團隊供圖
■本報采訪人員王昊昊
【歷時8年破解仔豬“拉肚子”難題】腹瀉俗稱“拉肚子” ， 對仔豬而言 ， 腹瀉可能是致命的 ， 其造成的死亡率占養豬生產總死亡率的50%~70% ， 每年造成的經濟損失高達300億元 ， 嚴重制約了我國生豬養殖業優質高效發展 。
過去 ， 業界主要關注細菌等病原性腹瀉 ， 并依賴抗生素進行防治 ， 對仔豬營養性腹瀉關注較少 。 在“飼料端禁抗、養殖端減抗、產品端無抗”的大背景下 ， 研究仔豬營養性腹瀉機理并找到應對方法 ， 成為亟待解決的國際性難題 。
自2014年起 ， 中國工程院院士、中國科學院亞熱帶農業生態研究所首席研究員印遇龍領銜 ， 由中科院亞熱帶生態所、湖南農業大學、湖南師范大學、華南農業大學等科研單位和企業組成50余人的科研團隊 ， 歷時8年 ， 終于揭示了仔豬營養性腹瀉發生的分子機制 ， 并研發了大量減少營養性腹瀉的關鍵技術及系列豬飼料產品 ， 在全國實現了大范圍產業化示范和推廣應用 。
揭示腹瀉分子機制
營養因素是引發仔豬腹瀉的重要原因 。 仔豬營養性腹瀉與仔豬消化機能不全、腸道菌群不穩定、免疫系統發育不完善等多方面因素有關 。 那么 ， 營養性腹瀉具體是如何發生和進行的？
為了回答這一問題 ， 團隊結合實際生產情況 ， 系統分析了“無抗”日糧中不同蛋白質水平、碳水化合物組成、電解質平衡、微量元素和維生素水平對仔豬腸道健康和腹瀉的影響 。
“我們發現 ， 鐵缺乏、電解質失衡、煙酸缺乏、葉酸缺乏和低采食量等 ， 會通過信號通路抑制仔豬小腸發育 ， 損傷小腸形態結構 ， 降低消化吸收相關功能基因表達 ， 從而誘發后腸穩態失衡和腹瀉 。 ”印遇龍解釋說 。
據他介紹 ， 團隊通過建立蛋白質、鐵和部分維生素缺乏等仔豬營養性腹瀉模型 ， 發現小腸消化功能障礙或日糧部分營養素過量 ， 導致過量未消化營養素在后腸發酵引起后腸穩態失衡 ， 是造成仔豬營養性腹瀉的主要原因 。
該團隊還通過糞菌移植試驗發現 ， 移植了營養性腹瀉仔豬糞便微生物的仔豬 ， 腹瀉率顯著增加 。 移植了正常仔豬糞便微生物的營養性腹瀉仔豬 ， 腹瀉情況得到顯著緩解 。 也就是說 ， 腸道微生物紊亂是導致仔豬營養性腹瀉的重要因素 。
他們進一步利用高通量測序技術分析了不同營養性腹瀉模型仔豬結腸微生物組成變化情況 ， 發現在門水平和屬水平上 ， 腸道微生物紊亂都會導致仔豬營養性腹瀉 。 仔豬斷奶應激、氧化應激和免疫應激等 ， 會導致后腸微生態失衡及其代謝紊亂 ， 從而引起仔豬腹瀉 。
印遇龍團隊發現 ， 營養性腹瀉仔豬腸道微生物主要通過損害后腸屏障功能 ， 并誘發炎癥反應 ， 通過信號通路促進炎性細胞浸潤和炎癥因子表達 ， 進而導致仔豬腹瀉 。
研發關鍵技術
目前 ， 仔豬腹瀉仍多采用抗生素進行治療 ， 而長期高劑量、多品種的抗生素處理會造成病原菌耐藥、動物免疫機能下降、體內菌群失調、豬肉殘留和環境污染等一系列社會問題 。
基于篩選得到的關鍵信號通路 ， 團隊利用腸道類器官體外篩選體系 ， 篩選出氨基酸及其代謝產物、功能性脂肪酸和甜菜堿等能夠改善小腸消化功能的關鍵營養素 。
團隊還研發了生物發酵/酶解預消化飼料原料和高效有機微量元素添加劑生產制備技術 ， 提高了飼料消化吸收效率 ， 降低了蛋白質、鐵等可誘導仔豬腹瀉的營養素到達后腸的比例；建立了通過改善仔豬小腸生理功能、提高飼料消化率來遏制營養性腹瀉的關鍵調控技術 。