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分子生物学技术在水产动物中的研究与应用分子生物学技术在水产动物中的研究与应用一、简介水产动物是指以水为生活环境的动物，主要包括鱼类、虾类、贝类、藻类等，是一类重要的人类食物资源，也是海洋生态系统中的重要组成部分。
近年来，随着分子生物学技术的发展，在水产动物中分子生物学的研究也有所增加。
分子生物学技术可以帮助我们了解水产动物的基因、基因组、表观遗传学等，并且能够帮助我们更好地利用水产动物，如用于育种、克隆、营养素提取等。
本文将从水产动物基因组学研究、水产动物遗传育种、水产动物克隆、水产动物营养素提取四个方面介绍分子生物学在水产动物中的研究与应用现状。
二、分子生物学技术在水产动物基因组中的应用水产动物的基因组学研究是利用分子生物学技术研究不同水生生物的基因组结构和组成的一种研究方法。
近年来，在水产动物的基因组研究中，有许多研究都利用分子生物学技术来揭示基因组结构和组成。
例如，黑鲷鱼(C.melanurus)基因组已被全面测序，湖茈蝦(C.aquaticus)的基因组也已被测序，报道完整的基因组结构和全基因组的组成分析。
此外，蜗牛(B.scabricus)的基因组也已被测序，报道了基因组的完整结构和组成。
三、分子生物学技术在水产动物遗传育种中的应用利用分子生物学技术进行水产动物遗传育种，可以准确检测合适的水产动物种类和品种，为水产品质量的改良和提高提供有力的理论依据和技术支持。
目前，在水产动物遗传育种中应用的分子生物学技术主要有一代测序技术，核酸杂合子检测技术，以及近似群体分析技术等。
四、分子生物学技术在水产动物克隆中的应用分子克隆技术是一种利用外源质粒中的特定基因进行动物克隆的技术。
近年来，随着分子克隆技术的发展，许多水产动物都已被克隆，如章鱼(M.octopus)、黄玉米虾(P.monodon)、鳗鱼(M.shiloi)等。
利用分子克隆技术可以大大提高水产动物的产量，为水产养殖提供新的发展方向。
五、分子生物学技术在水产动物营养素提取中的应用随着人类饮食习惯的改变，对水产动物中的营养素的提取也越来越受到重视，如蛋白质、脂肪、矿物质、氨基酸、维生素等。
动物营养学的研究方法动物营养学是研究动物摄取、消化、吸收和利用营养物质的科学，因此，如何科学地进行动物营养学研究是十分重要的。
动物营养学研究方法多种多样，包括用于测定营养素的化学方法、测定疾病的生物学方法、测定细胞和分子水平的分子学方法等。
本文将介绍一些常用的动物营养学研究方法。
一、生物学方法生物学方法是一种研究动物对各种饲料的反应和生理代谢的方法。
这类方法通常涉及动物的生长速度、饲料摄入量、元素代谢率、泌乳量等指标的测定。
常用的生物学方法包括：1.生长研究生长研究是一种基本的动物营养学方法。
通过对动物生长曲线的测定，可以了解不同饲料对动物生长的影响，从而确定动物所需的饲料或营养素。
2. 元素代谢率测定元素代谢率（EMR）测定是研究代谢的重要方法，通常用于测定动物对不同饲料中矿物质的吸收情况。
测定EMR需要对饲料进行标记，然后测定动物体内的同位素含量，进而计算出EMR。
3. 泌乳研究泌乳研究是以母牛产奶量、奶脂率和奶蛋白质含量等为观测指标的研究方法。
通过对不同饲料组的牛奶产量和品质的比较，可以确定最适宜的饲料或营养素组合。
二、化学方法化学方法是一种量化营养素的方法。
这种方法通常基于测定动物组织或排泄物中的化学成分，从而研究不同饲料或营养素对营养物质的影响。
常用的化学方法包括：1. 量化饲料成分化学方法最基本的应用之一是分析不同饲料中的主要成分。
通过分析饲料中碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和矿物质等主要成分，可以为动物研究提供重要的营养学信息。
2. 分析动物组织或排泄物中的化学成分化学方法也可以用于分析动物体内的化学成分。
例如，通过分析粪便、尿液、尿素和血清等样品中的蛋白质、氮、磷、钙等元素，可以确定动物对特定饲料的反应。
三、分子学方法分子学方法是一种研究营养素和基因之间关系的方法，它可以揭示营养素与基因之间的相互作用，从而为动物营养学研究提供更深入的信息。
常见的分子学方法包括：1. 分子生物学方法分子生物学方法主要研究营养与生物过程之间的关系。
生物技术在动物营养学上的应用动物营养学是一门研究动物饲料及饲养管理方法对动物生长、发育、繁殖等方面的影响的科学。
生物技术则是一门应用生物学、微生物学、分子生物学等与其他学科的交叉学科。
在动物营养学中，生物技术被广泛应用于改良饲料、提高动物生长效率、改善产品质量等方面。
本文将介绍生物技术在动物营养学上的应用。
基因编辑技术基因编辑技术是近年来发展起来的一种生物技术，它基于CRISPR/Cas9系统，通过设计特定序列来对动物基因进行编辑。
通过应用基因编辑技术，研究人员能够处理动物基因以增强它们的生长速度、减少疾病发生率等。
同时，基因编辑技术还可用于生产经济效益更高的动物品种。
比如，在猪饲料生产中，基因编辑技术被用来调节猪的瘦肉率以提高肉质品质。
在奶牛生产中，则利用基因编辑技术来选择高产奶牛，以提高牛奶生产效率和质量。
基因编辑技术的应用虽然存在一些争议，但其获得的成果和潜在贡献不能被忽视。
生物反应器技术生物反应器技术是一种在约束条件下对微生物进行培养，从而获得特定产物的生产方法。
在动物营养学中，生物反应器技术被广泛应用于酵母菌、细菌等微生物发酵过程中产生酵素和营养成分。
比如，利用生物反应器技术，可以获得多种酶和多酚类黄酮等营养成分，以用于生产动物饲料。
这可以大大降低动物食品的生产成本，同时也可以提高动物的生长效率。
转基因技术转基因技术指的是向植物或动物的基码中引入外源性基因。
转基因技术在动物营养学中也被广泛应用于生产经济效益高的动物品种。
比如，将某种动物的基因组与其他动物的基因组相结合，可以生产出更加适应特定生产环境的动物品种。
这可以提高动物群体对慢性疾病的抵抗力，减少治疗相关成本。
除此之外，转基因技术也可用于改良饲料中的某些特定营养成分，提高动物群体的免疫力和健康状况。
转基因技术的应用存在一些争议，但是其贡献也不容忽视。
基因序列分析技术基因序列分析技术是研究人员借助高通量测序技术分析基因序列信息，从而确定其功能和分子结构的方法。
动物细胞工程在动物生物技术中的应用
动物细胞工程是一门新兴的生物技术，通过对动物细胞的基因组进行编辑、调控和改造，可以实现对动物个体的精准改良和定向培育，为人类社会和经济发展提供了丰富的资源和可能性。
在动物生物技术领域，动物细胞工程被广泛应用于动物繁殖、养殖、保健、医疗和科研等领域，为人类社会带来了巨大的经济效益和社会价值。
本文将从动物细胞工程在动物生物技术中的应用方面进行介绍和探讨。
一、动物细胞工程在动物繁殖领域的应用
1. 动物遗传改良
通过动物细胞工程技术，可以对动物的基因组进行精确编辑和改良，实现对动物品种的遗传改良和优良遗传性状的传承，加速优良品种的选育和培育速度。
利用CRISPR/Cas9技术对家畜的生长发育、疾病抗性等关键性状进行改良，实现对家畜生产性能的提升和优良品种的繁殖传承。
2. 动物胚胎工程
动物胚胎工程是动物生物技术领域的重要研究方向，通过对动物胚胎中的细胞进行编辑和调控，可以实现对动物胚胎发育过程的精准控制和定向培育，为高效、精准的动物繁殖技术提供了可能。
利用基因编辑技术对动物胚胎中的基因进行精准修饰，实现对动物性状的精准改良，为定向培育优良品种提供了技术支持。
1. 动物营养改良
动物细胞工程技术可以应用于动物饲料的改良，通过对饲料中添加的植物细胞进行编辑和改造，可以提高饲料的营养价值和品质，为动物的生长发育提供更好的营养条件，提高动物的生产性能和养殖效益。
2. 动物疾病治疗
动物细胞工程技术可以用于动物疾病的治疗和预防，通过对动物体内的细胞进行基因编辑和调控，可以提高动物的抗病能力和免疫力，减少动物疾病的发生和流行，为动物养殖业的可持续发展提供了保障。
生物技术在家畜繁殖改良方面的应用[摘要]以生物技术为主体的高新技术已广泛地应用于各领域，特别对现代畜牧业产生了深远的影响。
作者阐述了现代生物技术在动物品种、遗传育种与繁育等方面的应用情况。
[关键词]生物技术现代畜牧业影响应用情况现代生物技术作为高新技术，已广泛渗透到现代畜牧业的各个领域，为解决现代畜牧业生产领域所面临的许多重大问题开辟了新的途径。
为优秀畜禽品种资源的保护与利用，良种的快速繁育，动物营养与饲料资源的开发利用，疾病的预防和诊断治疗，以及生物药品的开发提供了更加广阔的途径，促进了优质高效现代畜牧业的发展。
一、生物技术在畜禽品种方面的应用以生物技术保存畜禽品种资源主要有2种途径。
一是利用胚胎和生殖细胞的冷冻技术，这是静态保种技术，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。
这种方法保存的优点是基因和基因型频率的变化降到了最低水平，抽样误差小，容易控制疫病，保存时间长，保种经费少，解冻后种群恢复快。
育种中冷冻配子和活体保种相结合，可以减轻自然选择、近交和遗传漂变对基因、基因型频率带来的影响。
二是利用分子生物技术建立畜群、禽群的基因文库。
基因文库的建立就是利用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，然后用这些载体感染宿主细胞，通过宿主细胞的大量增殖构建各基因dna片段的无性繁殖系（克隆），制备的克隆总体就是该畜禽品种的基因文库，保存该基因文库就等于保存了该畜禽品种，通过生物技术保存了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。
现代生物技术在动物营养中的应用技术
生物技术(又称为生物工程技术)是指用活的生物体或生物体的物质来改进产品，改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术。
传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是在传统生物技术基础上发展起来的，以DNA重组技术的建立为标志，以现代生物学研究成果为基础，以基因或基因组为核心，生物技术产业以基因产业为核心，并辐射到各个生物科技领域。
利用生物特定功能通过现代生物技术的设计方法和手段，改变动物体内生理生化反应和物质代谢过程，运用饲料加工处理新技术和研制新型饲料添加剂产品等，为人类生产出所需的各种物质，包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等各种产品。
现代生物技术运用于畜牧业可以用来节省饲料，提高饲料利用率，提高环境质量，预防动物各种疾病，以达到动物生产的优质、高产和高效，同时还可生产出一大批新型的营养品、保健品和添加剂。
一、发酵工程技术
发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程学的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。
该技术可用于生产抗生素、维生素等常用药物和人胰岛素、乙肝疫苗、干扰素、透明质酸等新药，用于微生物蛋白、氨基
酸和一些食品添加剂(如柠檬酸、乳酸、天然色素等)的生产，用于生物固氮、微生物饲料的生产，可用微生物来净化有毒的高分子化合物，消除有毒气体和恶臭物质以及处理有机废水、废渣等等。
利用发酵法或半合成法生产的维生素有维生素C、B2、B12、D以及β-胡萝卜素等。
过去用化学合成法生产需要较大量的赖氨酸、蛋氨酸，成本较高，制约了其使用量和使用面。
目前，微生物发酵生产及用遗传工程技术将合成特定氨基酸的基因克隆进入微生物细胞质粒中，从而借助某些微生物增殖生产等生物技术已在用新菌种生产氨基酸过程中被应用，这些方法具有产量较高、生产周期短、成本低等优点。
Komatsubar 等人在生产苏氨酸的一些菌种以及在L-赖氨酸、L-苏氨酸的生产中已成功地使用了基因传导技术。
随着理想氨基酸模型的深入研究，将具有生产不同氨基酸的菌种或其基因按理想营养模式进行组装，以期在体外或体内生产出满足动物需求的新一代理想天然产品----理想氨基酸复合制剂的研制开发，将会成为今后研制生产氨基酸的发展趋势。
日粮中添加氨基酸可以平衡氨基酸的比例，提高饲料蛋白质的利用效率，减少氮排出造成的环境污染，维生素可以提高动物机体营养物质的吸收代谢，维持动物生命和正常生长，在动物饲料中添加高剂量的某些维生素，可以增进动物免疫应答能力，提高抗病毒、抗肿瘤和抗应激能力，提高畜产品品质。
二、植物工程技术
利用植物工程技术创造了一批不育系并在生产上运用，其中典型的例子是在油菜和烟草上的应用。
利用生物技术可以进行植物收获后的转运和降低贮藏过程中植物的酶活性，减少养分损失；利用组织培养、单倍体育种、细胞质融合和基因工程等现代生物技术来提高饲料原料如禾谷类植物、植物油副产品和牧草的育种方法，改变植物种子含油量或蛋白质、淀粉含量及组分，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等。
1．提高饲料作物的蛋白质数量与质量。
作物种子中含有丰富的蛋白质，如豆类蛋白质含量高达20%以上，禾本科作物种子蛋白质含量在10%左右，但农作物种子蛋白中必需氨基酸的组成不平衡(如豆科种子缺乏含硫氨基酸，谷物种子中普遍缺乏赖氨酸，有的还缺乏色氨酸)，严重降低了蛋白质的营养价值。
目前，许多国家相继研究和培育出了一些优秀的高赖氨酸玉米品系，中国培育出的有“中单206”、“新玉号”、“农大107”等品系。
高赖氨酸玉米又称优质蛋白玉米，赖氨酸含量一般在0.4%以上，蛋白质10%--12%，粗脂肪5%。
大量研究表明，其饲料价值是普通玉米的1.5--1.6倍，澳大利亚科学家利用基因工程培育一种富含蛋白质的苜蓿新品种。
他们将豌豆种子中的一个编码含硫氨基酸密码的因子转移到苜蓿叶子中。
豌豆中的白蛋白与其他植物中白蛋白不同，它在瘤胃中不分解，几乎全部被羊所吸收。
用这种苜蓿新品种饲喂绵羊可促进羊毛生长，增加羊毛产量5%。
苜蓿作为理想的蛋白质饲料作物之一，21世纪将有很大的需求量。
2.培育低毒饲料作物。
中国传统的油菜含有硫代葡萄糖苷(以下简称硫苷，在饼粕中约含7%--9%)和芥酸(约占总脂肪酸的50%以上)，硫苷本身没有毒，但它在动物体内经芥子酶催化生成纤维素唑烷硫酮、异硫氰酸酯、硫氰酸盐等有害物质，可引起动物代谢紊乱，以致中毒死亡。
芥酸含量高，油酸、亚油酸等脂肪酸含量就低，使传统的菜油营养价值大大降低。
中国科学家首次发现并采用“波里马油菜细胞质雄性不育系”培育出双低油菜(低芥酸、低硫苷)，其水平处于世界先进水平，如“湘油11”、“浙优油2号”、“河南3-227”、“贵优油21”、“华中3号”等。
如华中3号较传统品种芥酸降低90%以上，硫葡萄糖甙降低80%，产量提高10%左右。
国内已有多家成功地利用微生物单菌或多菌发酵工艺，使棉饼中游离棉酚含量降至0.04%以下，菜饼中异硫氰酸酯，恶唑烷酮含量降至0.045%以下。
国外育成的著名油菜新品种有“Linn”和“Tower”等。
三、动物工程技术
1．单细胞蛋白的生产。
SCP是指利用各种基质大规模培养细菌、
酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。
SCP营养丰富，蛋白质含量40%--80%不等，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多种维生素，消化利用率高(一般高于80%)，其最大特点是原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。
细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产单细胞蛋白(SCP)；利用废物中的许多物质转化为SCP，如稻秸、蔗渣、柠蒙酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等；利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。
生产SCP的微生物有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等，其中饲用酵母和藻类蛋白发展最快。
生产SCP的主要原料有造纸工业的纸浆废液、制糖业的糖蜜及废弃物、酿酒业的糟类及废弃物等，利用各种植物秸秆、壳类、糖渣类、木屑等农村废弃物中的纤维素生产SCP。
SCP饲料其菌体蛋白含量可达40%--80%，若加入限制性氨基酸蛋氨酸后可达90%以上，且各种氨基酸、维生素含量丰富。
每千克SCP可使母牛产奶量增加6--7kg：用含10%SCP的饲料喂蛋鸡，产蛋量提高21%--35%，1t单细蛋白可节约饲粮5--7t。
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：螺旋藻作为藻蛋白生产、已大面积培养推广，蛋白质含量达62%--70%，富含胡萝卜素、藻蓝蛋白、藻酸钠及类胰岛素等活性物质。
2．新型饲料添加剂的生产。
目前用作饲料添加剂的低聚糖主要有异麦芽低聚糖、半乳聚糖、甘露蜜寡糖、低聚葡萄糖、半乳蔗糖、
大豆低聚糖、低聚果糖。
与益生素相对应，寡糖等产品称为促生素(prebiotics)，它是为消化已有的有益细菌直接提供可发酵底物，促进有益微生物的大量增殖、调节消化道微生态平衡。
这类产品分两类：一类是以促进有益细菌生长的低聚果糖，另一类是促进免疫反应的低聚甘露糖。
卵黄抗体通过免疫反应阻止病原性大肠杆菌在小肠黏膜上黏着，从而预防和治疗仔猪的下痢。
3.酶制剂。
酶制剂是从动、植物和微生物中提取制备的具有酶特性的高效生物活性物质，通常与少量载体混合而制成粉剂。
从微生物细胞制备酶的流程一般包括破碎细胞、溶剂抽提、离心、过滤、浓缩、干燥几个步骤，某些纯度要求很高的酶则需经几种方法乃至多次反复处理。
应用生物技术生产的酶有：蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、乳糖酶、植酸酶、非淀粉多糖酶、果胶酶等。
大多数酶来自真菌类，但最近的基因编码已将不同的酶如β-葡聚糖酶、木聚糖酶和植酸酶进行克隆。
植酸酶是一种水解植酸的磷酸酶类、它能将植物磷降解为肌醇和无机磷酸，饲料中添加植酸酶，可使饲料中磷的利用率提高60%，粪便中磷的排出量减少40%，有利于单胃动物对矿物质和氨基酸的吸收利用。
β-萄聚糖酶、戊聚糖酶添加到以大麦、小麦、黑麦、燕麦等为主的饲粮中，能分解饲粮中的抗营养因子萄聚糖和戊聚糖，提高养分消化利用，改善了非滤粉多糖的消化率，降低了肉仔鸡和仔猪肠道内
的黏性。
研究表明，木聚糖酶、蛋白酶和淀粉酶的混合物可改善低黏性谷物如玉米、高粱的消化。
4．降解秸秆木质素。
木质素与纤维素之间形成坚固的酯键，阻碍了瘤胃微生物对纤维素的降解。
英国ASTON大学从秸秆堆中分离出一种白腐真菌，只降解木质素、不降低纤维素，用白腐真菌发酵切碎的麦秸，5--6周后，不仅提高了蛋白质含量，可使秸秆的体外消化率从19.63%提高到41.13%。
在适宜条件下，白腐真菌的菌丝首先用其分泌的超纤维氧化酶溶解表面的蜡质，然后菌丝进入秸秆内部并产生纤维素酶、半纤维素酶、内切聚糖酶、外切糖酶进行降解木质素和纤维素，使其成为含有酶的糖类，从而使秸秆饲料变得香甜可口，易于消化吸收。
