安廣泰
(甘肅省蘭州市第十一中學(xué),甘肅 蘭州 730030)
在我國,畜牧養(yǎng)殖行業(yè)中,生物技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛,該技術(shù)有“農(nóng)業(yè)三次革命”之稱。因此,對于畜牧行業(yè)發(fā)展有著不可替代的作用。隨著養(yǎng)殖環(huán)境惡化,各類疾病不斷出現(xiàn),不但動物的安全難以保證,而且還會威脅人們的健康。為了解決上述問題,可以將生物技術(shù)應(yīng)用于飼料開發(fā)、疾病防治等工作。因此,研究生物技術(shù)的具體應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。
生物技術(shù)就是將生命科學(xué)的理論當(dāng)做基礎(chǔ),通過運(yùn)用生物體細(xì)胞、分子等和工程學(xué)、信息學(xué)對于動植物或者微生物進(jìn)行改造,從而獲得對應(yīng)產(chǎn)品??梢姡锛夹g(shù)不但和科學(xué)生命有關(guān),而且還涵蓋工藝設(shè)備、工程學(xué)領(lǐng)域內(nèi)容。因此,生物技術(shù)還叫做生物工程,通過現(xiàn)代化學(xué)科理論和技術(shù),研究農(nóng)學(xué)、生物學(xué)醫(yī)學(xué)等內(nèi)容,為現(xiàn)代生物工程領(lǐng)域重要的技術(shù)基礎(chǔ)。該領(lǐng)域技術(shù)有多個(gè)分支,研究的問題也相對廣泛,既有染色體、細(xì)胞等方面的研究,還有DNA、蛋白質(zhì)等方面的研究。因此,生物技術(shù)對于畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的發(fā)展也有重要影響,可以應(yīng)用在動物育種、飼料研發(fā)、疾病預(yù)防等領(lǐng)域[1]。
2.1.1 遺傳標(biāo)記
所謂遺傳標(biāo)記就是區(qū)分生物個(gè)體、群體特定基因型,找到具備穩(wěn)定遺傳性狀的物質(zhì)。因?yàn)檫z傳標(biāo)記需要依托DNA多態(tài)特性作為基礎(chǔ),從而完成遺傳標(biāo)記,無表型效應(yīng)明顯,還不會受到環(huán)境方面的限制,DNA在所有生物體內(nèi)廣泛存在,數(shù)量豐富。在畜禽體內(nèi),存在諸多經(jīng)濟(jì)性DNA,包括增重速度、產(chǎn)奶和產(chǎn)蛋量、瘦肉率等,部分性狀可能受到諸多基因的控制和少部分基因的影響。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,科研人員在分子領(lǐng)域?qū)τ诨蛐誀畹难芯恳踩找嫔钊?,找出豬體內(nèi)的氟烷敏感類型基因,此基因隱性純合體可能導(dǎo)致豬出現(xiàn)應(yīng)激綜合征,在聚合酶的作用下,能夠參與鏈?zhǔn)椒磻?yīng),對內(nèi)切酶片段多肽性造成限制,可對個(gè)體是否攜帶隱性基因進(jìn)行檢測,這一技術(shù)的應(yīng)用可為育種工作提供更多的便利。將生物技術(shù)、育種技術(shù)相互結(jié)合,在標(biāo)記輔助的作用下,通過分子遺傳標(biāo)記、數(shù)量的形狀特點(diǎn),能夠預(yù)測出動物活體的肉質(zhì)、產(chǎn)奶量以及胚胎質(zhì)量,可以推進(jìn)育種工作進(jìn)程。
2.1.2 轉(zhuǎn)基因
轉(zhuǎn)基因就是將外源基因和動植物基因進(jìn)行整合,通過染色體重組,形成穩(wěn)定的遺傳性狀。在技術(shù)應(yīng)用下可對細(xì)胞重組,轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì),應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)在受精卵、精子或者卵細(xì)胞中導(dǎo)入外源基因進(jìn)行培育。該技術(shù)能夠打破育種工作的常規(guī)限制,改進(jìn)動物的瘦肉率、生長速度以及飼料的利用效率。不斷提升育種效率,輔助動物之間進(jìn)行基因交流。對于轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行開發(fā),還可通過DNA重組,讓動物成為生物反應(yīng)器,從而生產(chǎn)出更加安全的活性物質(zhì),具有較高的醫(yī)用、商用價(jià)值[2]。
2.1.3 克隆技術(shù)
克隆技術(shù)屬于無性繁殖技術(shù)的一種,克隆動物無需通過受精就能得到新的生物個(gè)體。利用卵細(xì)胞與動物細(xì)胞的轉(zhuǎn)核,先將受精卵細(xì)胞核取出,之后將轉(zhuǎn)核細(xì)胞放入動物子宮內(nèi),逐漸發(fā)育到成熟。該技術(shù)的發(fā)展標(biāo)志著哺乳動物的細(xì)胞核轉(zhuǎn)移技術(shù)進(jìn)入了新的里程碑,相繼出現(xiàn)克隆羊、牛、豬等。同時(shí),還可以對動物體細(xì)胞進(jìn)行克隆,加速動物的育種進(jìn)程,選擇良種動物的細(xì)胞當(dāng)做核供體,能夠突破自然環(huán)境選種工作對動物生育效率、生育周期造成的限制,有效縮短育種時(shí)間。
2.1.4 胚胎工程
胚胎工程分為鮮胚胎移植、凍胚胎移植,還包括胚胎的分割和冷凍,也包括胚胎干細(xì)胞的分離和培養(yǎng),體外受精、克隆這類技術(shù)也屬于胚胎工程范圍。其中,胚胎移植主要指的是受精卵移植,可以選擇2種母畜早期胚胎,將其移植到另一個(gè)母畜體內(nèi),保證移植的母畜生理狀態(tài)和被移植母畜相同,讓胚胎發(fā)育為全新的個(gè)體。20世紀(jì)60年代起,我國此項(xiàng)試驗(yàn)取得成功,并引進(jìn)了良種奶牛的胚胎進(jìn)行生產(chǎn)。使用顯微手術(shù)對于胚胎進(jìn)行分割,還可生產(chǎn)出同卵多胎或者同卵雙胎。在分割、移植等技術(shù)的應(yīng)用下,能夠充分發(fā)揮優(yōu)良母畜繁殖能力,不斷擴(kuò)大良種畜群的數(shù)量規(guī)模,不斷提高優(yōu)良品種的生產(chǎn)效率。除此之外,對胚胎干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),主要是將細(xì)胞團(tuán)體外培養(yǎng),在其大量繁殖后,阻止其進(jìn)一步分化,培育出胚胎干細(xì)胞,建立基因表達(dá)和遺傳病模型,為動物品種改良提供有效途徑。體外受精則是從母畜體內(nèi)將卵子取出,將其置于實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行人工授精,可以快速生產(chǎn)較多數(shù)量的胚胎。該技術(shù)可以應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因、胚胎移植以及核移植等領(lǐng)域,不斷加快遺傳育種工作進(jìn)程。
畜禽飼料開發(fā)屬于重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,也是畜牧業(yè)發(fā)展的重要資源。利用生物工程、酶工程等可以對飼料資源進(jìn)行開發(fā)利用,有效拓寬蛋白飼料的來源,使畜牧業(yè)粗飼料中的營養(yǎng)價(jià)值更加豐富,加速畜牧業(yè)發(fā)展。生物技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1)利用微生物發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生微生物蛋白,像酵母菌、藻類和非病原性菌等,此類微生物中,蛋白質(zhì)含量十分豐富。其中酵母菌體內(nèi)蛋白質(zhì)的含量可以達(dá)到50%左右,可以將其應(yīng)用在飼料中。因?yàn)樾竽琉B(yǎng)殖行業(yè)中,蛋白飼料的缺乏較為嚴(yán)重。因此,應(yīng)用該生物技術(shù)可以解決動物飼料中蛋白質(zhì)含量不足的問題。
2)生物酶制劑應(yīng)用。在飼料中可以利用外源消化酶,借助其酶化作用,讓動物能夠高效吸收飼料的營養(yǎng)物質(zhì)。在禽畜養(yǎng)殖階段,可以根據(jù)動物種類差異,選擇不同的酶制劑類型。比如肉雞飼養(yǎng),雛雞飼料中可以添加糖化酶和淀粉酶;蛋雞飼養(yǎng),則大多添加復(fù)合酶,復(fù)合酶由纖維素酶、淀粉酶和蛋白酶組成。在生豬養(yǎng)殖階段,對斷奶的仔豬可以在飼料中添加蛋白酶、淀粉酶等,對于處于生長階段的育肥豬,可以在飼料中添加纖維素酶。同時(shí),禽畜飼料生產(chǎn)過程,通常還會添加植酸酶,此類物質(zhì)能夠?qū)⒅菜岽呋?,轉(zhuǎn)化為肌醇衍生物、磷酸鹽等物質(zhì),能夠高效利用植物飼料中的植酸磷。具體來講,可以利用基因工程打造植酸梅、纖維素酶和氨基酸酶等。打造基因酶能夠提高各類酶的使用效果,之后將其添加到飼料中,能夠輔助分解天然磷物質(zhì),有助于動物的吸收和利用,提升飼料的利用率,降低畜牧養(yǎng)殖過程飼料中磷酸氫鈣的使用量,控制養(yǎng)殖過程的環(huán)境污染問題。
3)微生態(tài)制劑,也可稱為“菌制劑”,主要是利用生物或者等同于生物的物質(zhì)作為飼料喂養(yǎng)動物,讓菌制劑能夠參與動物的腸道功能調(diào)節(jié),維持其腸道生態(tài)平衡,讓動物腸道功能能夠正常發(fā)揮,達(dá)到保健的目的。菌制劑有2類,第1類是本身無毒無害,同時(shí)繁殖能力強(qiáng),這類細(xì)菌大多為好氧菌,在其進(jìn)入動物腸胃后,能夠出現(xiàn)競爭性繁殖,破壞動物腸胃厭氧環(huán)境,加速有益微生物的生長,也是畜禽養(yǎng)殖過程使用的微生態(tài)促進(jìn)劑。第2類是直接添加在飼料中的益活菌體,像乳酸桿菌,合理使用能夠?qū)τ泻ξ⑸锏纳L造成抑制,因此也叫做益生素[3]。
在動物疾病的診斷領(lǐng)域,可以利用現(xiàn)代化生物技術(shù),輔助疫病預(yù)防、疫病診斷和疾病治療等開展工作。此類技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面。
1)單克隆抗體診斷技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用主要是借助細(xì)胞融合各項(xiàng)技術(shù),將經(jīng)過抗原免疫的小鼠淋巴細(xì)胞和體外培養(yǎng)的骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合,得到具備雙親特點(diǎn)的雜交瘤細(xì)胞,該細(xì)胞通過應(yīng)用克隆技術(shù),可以獲得源自單獨(dú)細(xì)胞雜交瘤的細(xì)胞系,還能分泌出同樣的抗原決定簇。若分子屬于同質(zhì)抗體,那么其就可以稱之為“單抗”,也就是單克隆抗體。應(yīng)用此技術(shù)可以分析“新城疫”“禽流感”和“偽狂犬”等疫病的圖譜,還可以利用核酸探針、聚合反應(yīng)對家禽和家畜是否含有上述疫病進(jìn)行診斷和分析。
2)基因工程類型疫苗。在禽畜疾病預(yù)防方面,疫苗屬于常規(guī)的防疫措施,對于各類疾病能夠達(dá)到較好的預(yù)防成效。然而,疫苗生產(chǎn)環(huán)節(jié)還存在各類問題,由于常規(guī)疫苗是通過對病原微生物的培養(yǎng)生產(chǎn)出來的,可能受到污染源的影響,影響免疫效果,還可能出現(xiàn)免疫失敗問題,對動物健康造成威脅。依托基因工程生產(chǎn)疫苗,主要是利用分子生物技術(shù),重組病原微生物基因,使疫病防治產(chǎn)生作用的基因被克隆,轉(zhuǎn)移到原核、真核等表達(dá)載體中,制成無毒疫苗,為動物進(jìn)行接種,能夠有效提升機(jī)體免疫力,還能預(yù)防疫苗不被污染。例如亞單位苗、活載體苗以及合成肽苗均可使用酵母菌、致病菌以及動物細(xì)胞完成生產(chǎn),對畜牧業(yè)發(fā)展具有重要影響。
3)DNA疫苗。大部分科學(xué)家選擇小白鼠的基因進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)直接將編碼蛋白質(zhì)抗原DNA導(dǎo)入動物細(xì)胞內(nèi),可以在細(xì)胞內(nèi)部對外源抗原進(jìn)行表達(dá),從而刺激機(jī)體細(xì)胞出現(xiàn)免疫反應(yīng),這一過程也叫DNA免疫。應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)的疫苗就為DNA疫苗。目前,將傳染源基因注射到動物體內(nèi),使其產(chǎn)生免疫反應(yīng),能夠提高其抗病能力。已經(jīng)生產(chǎn)出的疫苗有支原體、瘧原蟲和牛皰疹病毒等疫苗[4]。
生物技術(shù)屬于新型技術(shù),具有綜合性特點(diǎn),其在畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域的應(yīng)用對于禽畜育種和飼料開發(fā)等具有重要影響。同時(shí),還能為動物的疾病防控提供有力保障。因此,加強(qiáng)生物技術(shù)的研究,對持續(xù)發(fā)展畜牧行業(yè)十分有利。