生物技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用

安廣泰

(甘肅省蘭州市第十一中學(xué)，甘肅 蘭州 730030)

0 引言

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(duì)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(dòng)物的安全難以保證，而且還會(huì)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。

1 生物技術(shù)概述

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(duì)于動(dòng)植物或者微生物進(jìn)行改造，從而獲得對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。可見，生物技術(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(duì)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(duì)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(dòng)物育種、飼料研發(fā)、疾病預(yù)防等領(lǐng)域[1]。

2 生物技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用

2.1 在禽畜育種中的應(yīng)用

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(huì)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(duì)內(nèi)切酶片段多肽性造成限制，可對(duì)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)物之間進(jìn)行基因交流。對(duì)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，還可通過DNA重組，讓動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)動(dòng)物體細(xì)胞進(jìn)行克隆，加速動(dòng)物的育種進(jìn)程，選擇良種動(dòng)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(duì)動(dòng)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(duì)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(duì)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(dòng)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。

2.2 開發(fā)禽畜飼料

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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)斷奶的仔豬可以在飼料中添加蛋白酶、淀粉酶等，對(duì)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(huì)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(dòng)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(dòng)物，讓菌制劑能夠參與動(dòng)物的腸道功能調(diào)節(jié)，維持其腸道生態(tài)平衡，讓動(dòng)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(dòng)物腸胃后，能夠出現(xiàn)競爭性繁殖，破壞動(dòng)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]。

2.3 動(dòng)物疫病的診斷和預(yù)防

在動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)動(dòng)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(dòng)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(dòng)物細(xì)胞完成生產(chǎn)，對(duì)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(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，可以在細(xì)胞內(nèi)部對(duì)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(dòng)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]。

3 結(jié)語

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(duì)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(dòng)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(duì)持續(xù)發(fā)展畜牧行業(yè)十分有利。