新品種豬上線這個豬環(huán)保又節(jié)糧

2017年我國出欄生豬6.88億頭，存欄生豬4.33億頭，豬肉總產(chǎn)量5340萬噸，約占全球生豬養(yǎng)殖量和豬肉產(chǎn)量的一半。如此龐大的生豬養(yǎng)殖量，為我國居民提供了60%以上的肉類產(chǎn)品，同時也帶來巨大的環(huán)保壓力和糧食消耗。

華南農業(yè)大學吳珍芳教授小組將四個來自微生物的酶類基因轉入豬基因組中，培育出氮磷污染顯著減少、節(jié)約糧食，而且生長快速的轉基因豬新品種，有望緩解養(yǎng)豬業(yè)的環(huán)境污染和糧食消耗問題，該研究成果近期將發(fā)表在著名國際學術期刊《eLife》上。

養(yǎng)豬的煩惱：成本高、污染重

自2016年6月，豬肉價格達到歷史高點之后，“豬周期”開始步入下行通道。據(jù)中國經(jīng)營報等媒體調查，2018年上半年，養(yǎng)殖戶每出售一頭生豬，平均虧損約200元，已突破養(yǎng)殖戶的心理承受極限。

在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，飼料成本約占總成本的70%～80%，是豬場最主要的開支，因此科學家們希望從營養(yǎng)吸收與利用、品種培育等方面來提高飼料轉化效率，以節(jié)約飼料消耗，增加養(yǎng)豬效益。培育生長快速又節(jié)糧的豬新品種一直是育種學家的追求，不過常規(guī)育種方法很難同時兼顧，也就是說，如果追求生長快速，則需要給育肥豬多添加飼料，勢必造成大量飼料浪費，如果追求飼料消耗少，則會造成育肥豬生長緩慢。

豬飼料中的氮、磷是生豬生長發(fā)育的必需元素，但是由于豬的消化道缺乏一些關鍵的消化酶，飼料中約有2/3的氮、磷等元素不能被豬利用，只能隨著糞便和尿液排出體外，既浪費大量飼料，也給環(huán)境造成嚴重污染。據(jù)《全國第一次污染源普查公報》（2010年）顯示，我國養(yǎng)殖業(yè)已成為主要污染源之一。全國很多地區(qū)紛紛出臺畜禽限養(yǎng)、禁養(yǎng)措施，以減少養(yǎng)殖業(yè)對當?shù)丨h(huán)境的污染。養(yǎng)豬業(yè)則是受到這種限養(yǎng)禁養(yǎng)措施沖擊較大的行業(yè)，而且隨著養(yǎng)豬業(yè)規(guī)?；潭炔粩嗵岣撸廴九欧盼镌絹碓郊?，養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展空間將進一步受到限制。

那么有沒有一種方法，既讓豬長得快，又能節(jié)省飼料，還能減少污染排放量呢？

一石三鳥：環(huán)保、節(jié)糧、生長快速

研究發(fā)現(xiàn)，影響飼料營養(yǎng)物質消化的主要因素是飼料中各種抗營養(yǎng)因子，其中主要成分是非淀粉多糖（NSP）和植酸，NSP是植物種子糊粉層細胞（蛋白富集區(qū)）和胚乳細胞的細胞壁主要成分，其主要組分包括木聚糖、葡聚糖和纖維素，是構成細胞內營養(yǎng)消化吸收的物理屏障。植酸磷主要儲存在谷物的糊粉層和胚中，是植物中磷元素的主要存在形式之一，占植物中總磷的60%以上。而豬的消化道由于缺乏消化NSP和植酸的酶類，不能有效利用飼料中的氮和磷元素。

為了提高飼料中氮磷轉化效率，目前已有兩種較為成熟的解決方案，第一種方案是利用基因工程細菌或酵母來生產(chǎn)微生物來源的重組木聚糖酶、葡聚糖酶和植酸酶，然后將這些重組消化酶添加到豬飼料中，這一方案已實現(xiàn)商品化三十多年，并在豬飼料生產(chǎn)中廣泛應用；另一種方案則是中國農業(yè)科學院生物技術研究所范云六院士團隊培育的植酸酶轉基因玉米，即將植酸酶基因轉入玉米基因組中，使作為能量飼料的玉米自帶植酸酶，能顯著提高飼料中植酸磷利用效率，減少磷排放，該品種2009年獲得農業(yè)部發(fā)放的轉基因生物安全證書，2015年再次獲得新的安全證書，有望成為第一個獲準商業(yè)化種植的飼料用轉基因作物。

不過，這兩種方案都是間接地將原產(chǎn)于微生物的木聚糖酶、葡聚糖酶和植酸酶等消化酶添加到飼料中，其中第一種方案中重組消化酶的生產(chǎn)過程本身會產(chǎn)生新的環(huán)境污染和額外的能源消耗，而第二種方案只是解決了磷的利用和排放問題，氮元素的利用和污染問題則沒有涉及。

于是，吳珍芳教授課題組提出了提高飼料氮磷利用效率的第三種方案。

該課題組利用轉基因技術和體細胞克隆技術，將微生物來源的2個葡聚糖酶基因、1個木聚糖酶基因和1個植酸酶基因等四個基因同時導入豬基因組中，培育出轉有這四個基因的轉基因克隆豬。在腮腺蛋白啟動子調控下，上述三種重組消化酶只在豬的唾液腺中特異分泌，而在其他組織中沒有表達。接下來，這些消化酶隨唾液進入豬的消化道，持續(xù)降解飼料中非淀粉多糖和植酸磷，顯著提高了飼料氮、磷、鈣等營養(yǎng)的消化效率。

令人驚喜的是，與飼喂相同飼料的普通豬比較，轉基因豬的糞氮排放量減少20%以上，糞磷排放量則可減少45%以上，而且這些轉基因豬的生長速度提高20%以上，飼料轉化率提高10%以上。據(jù)課題組的張獻偉博士等人測算，這些轉基因豬在飼喂低氮日糧條件下每頭豬到115公斤體重上市，可節(jié)約飼料近27公斤，縮短飼養(yǎng)周期約30天。

這種轉基因豬既環(huán)保，又節(jié)糧，而且生長快速，可謂是一石三鳥。如果按我國年出欄6億頭生豬計算，則可節(jié)省約1600萬噸飼料，減少飼料成本近500億元，表明這些環(huán)保節(jié)糧型轉基因豬不僅可減少環(huán)境污染和節(jié)約飼料，也有望為養(yǎng)殖戶帶來巨大的經(jīng)濟效益。

“環(huán)保豬”何時上餐桌

不過，這些環(huán)保節(jié)糧型轉基因豬要走上人們的餐桌并不容易。

早在2001年，加拿大圭爾夫大學的科學家在《自然生物技術》宣布，成功培育出一種環(huán)保型轉基因豬（Enviropig），同樣在腮腺蛋白啟動子的調控下，在轉基因豬的唾液中表達重組植酸酶，可減少50%以上的糞磷排放量，最高可減少75%。

這是世界上第一種環(huán)保型轉基因動物。2012年4月，由于缺乏持續(xù)的資金資助，圭爾夫大學宣布終止Enviropig環(huán)保型轉基因豬研究項目。

Enviropig環(huán)保型轉基因豬項目的夭折，并不能阻擋食用轉基因動物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的步伐。2015年11月，美國食品藥品監(jiān)督管理局宣布加拿大培育的一種快速生長型轉基因三文魚產(chǎn)品可以上市銷售，2016年5月加拿大也批準了轉基因三文魚上市，且無需進行轉基因標識。目前轉基因三文魚產(chǎn)品已率先在加拿大市場上銷售。快速生長型轉基因三文魚是第一個供人類直接食用的轉基因動物產(chǎn)品，也開啟了全球轉基因動物產(chǎn)業(yè)化的大門。

較于加拿大的環(huán)保型轉基因豬，華南農業(yè)大學培育的環(huán)保節(jié)糧型轉基因豬同時具有氮磷減排的效果，綜合性能更優(yōu)良。根據(jù)我國轉基因生物安全評價相關法規(guī)，轉基因新品種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，需要經(jīng)過中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗、安全證書申報等多個生物安全評價階段，重點要評價該轉基因產(chǎn)品的食用安全性和環(huán)境安全性。至于何時可以為產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務，吳珍芳教授表示，“技術是已經(jīng)儲備了，主要看國家審批進度和公眾的科學認知?！?/p>