麥康森院士作為大會(huì)特邀的第一個(gè)報(bào)告嘉賓，向大家匯報(bào)了從2014年開展的國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域的第一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)展，并摘取了項(xiàng)目部分研究成果的亮點(diǎn)與參會(huì)人員分享。
魚粉短缺是水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的瓶頸
據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年中國漁業(yè)總產(chǎn)量高達(dá)6461萬噸，其中養(yǎng)殖產(chǎn)量占4748萬噸，占總產(chǎn)量73%，占全球總產(chǎn)量的65%。盡管2015年水產(chǎn)飼料產(chǎn)量有輕微下滑，但巨大的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量基數(shù)，每年仍需要從國外進(jìn)口大量魚粉，現(xiàn)在國內(nèi)水產(chǎn)飼料魚粉80%需要依靠國外進(jìn)口，魚粉短缺仍然是水產(chǎn)養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。魚粉替代是水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的世界難題，魚粉替代方案也成為當(dāng)今最熱門話題之一。
經(jīng)過近幾年的研究實(shí)驗(yàn)與推廣，水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)選用非魚粉蛋白源會(huì)出現(xiàn)適口性差、蛋白消化率低、氨基酸不平衡、含有抗?fàn)I養(yǎng)因子等問題，如何實(shí)現(xiàn)非魚粉蛋白的有效替代，成為一個(gè)重要的課題。為解釋養(yǎng)殖魚類利用與適應(yīng)飼料蛋白源的機(jī)制，并制定相應(yīng)的調(diào)控策略，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)高效沉積，并為飼料新蛋白源開發(fā)提供理論基礎(chǔ)，以麥康森為首的水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究團(tuán)隊(duì)開展了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)，該項(xiàng)目計(jì)劃由中國海洋大學(xué)、中國科學(xué)院水生生物研究所、華東師范大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)承擔(dān)，廣東海洋大學(xué)、西北農(nóng)林大學(xué)、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所、浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)院共同參與，針對(duì)關(guān)鍵科學(xué)問題“魚類對(duì)飼料蛋白源的感知、代謝利用及其調(diào)控機(jī)制”開展了魚類攝食選擇與消化道健康、魚類蛋白質(zhì)代謝的信號(hào)調(diào)控機(jī)制、魚類蛋白質(zhì)高效利用的能量學(xué)機(jī)制三方面的研究。
魚粉替代首要關(guān)注魚類消化道健康
麥康森提出，如果要想有效替代魚粉，首先要了解魚類的攝食選擇與消化道的攝食機(jī)制。眾所周知，魚類分為肉食性、草食性、雜食性魚類，魚類的食性由什么決定呢?如果改變食性，會(huì)不會(huì)影響魚類消化道的健康?帶著這個(gè)疑問科研團(tuán)隊(duì)首先研究了食性選擇的問題，以超過500萬噸的全國第一水產(chǎn)養(yǎng)殖品種草魚為例，是典型的肉食后轉(zhuǎn)為草食的魚類，幼年期攝食浮游動(dòng)物，中期攝食枝角類、萍類，后期攝食大型植物。研究發(fā)現(xiàn)，草魚在食性轉(zhuǎn)變過程中，魚類味覺受體基因發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)食前后腦中T1R1、T1R3基因mRNA表達(dá)水平上也發(fā)生了非常顯著的變化。
接下來以大豆替代魚粉為例研究非魚粉蛋白源與消化道健康，發(fā)現(xiàn)豆粕誘導(dǎo)的草魚腸炎具有自愈現(xiàn)象，用豆粕替代魚粉大概兩個(gè)星期可以恢復(fù)草魚健康。從草魚腸道分離出4株枯草芽孢桿菌，發(fā)現(xiàn)其中一株(GC-21)的腸粘液粘附能力較強(qiáng)，同時(shí)可以抑制促炎因子表達(dá)的能力，可作為腸黏膜免疫增強(qiáng)劑亦或免疫基因表達(dá)體內(nèi)載體的候選。
魚類蛋白質(zhì)代謝是魚粉替代的關(guān)鍵
在魚粉替代方案中需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題是魚類對(duì)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)感知與代謝調(diào)控問題，從本質(zhì)上提高蛋白利用率。一個(gè)生物攝食以后，會(huì)直接影響體內(nèi)游離氨基酸庫，降低攝食后游離氨基酸峰值。研究發(fā)現(xiàn)，植物蛋白或者植物蛋白添加氨基酸都無法達(dá)到飼料魚粉的游離氨基酸值，從而影響魚粉替代的效果。非魚粉蛋白源降低了合成代謝，影響了蛋白質(zhì)的利用，從而直接影響魚類的生長(zhǎng)需求。
在研究非魚粉蛋白的信號(hào)通路過程中，我們發(fā)現(xiàn)與蛋白合成代謝有關(guān)的是TOR信號(hào)系統(tǒng)和氨基酸應(yīng)激通路，特定條件下激活TOR信號(hào)通路，有利于合成代謝和分解代謝。魚類生長(zhǎng)過程中不僅受到外部的影響，也受到內(nèi)分泌調(diào)控機(jī)制，魚類垂體中的生長(zhǎng)激素受到SOCSs基因的影響。另外我們獲得了一個(gè)最新的發(fā)現(xiàn)：維生素D與蛋白質(zhì)合成代謝的內(nèi)分泌調(diào)控密切相關(guān)，Cyp2r1缺失導(dǎo)致維生素D依賴缺鈣佝僂病癥狀。植物中的維生素D主要以D2形式存在，其激活動(dòng)物體下游維生素D通路能力的能力是D3的1/2-1/3，這就不難理解一些魚粉魚油替代方案中不含維生素D的植物性蛋白導(dǎo)致魚體肥胖、佝僂病等癥狀。因此，如果我們?cè)谑褂弥参锏鞍兹〈~粉魚油，要額外補(bǔ)充D3。
脂肪供能代謝促進(jìn)蛋白質(zhì)高效利用
在魚類蛋白質(zhì)高效利用的能量學(xué)機(jī)制研究方面，魚類對(duì)糖類的利用能力較低，蛋白質(zhì)高效利用的關(guān)鍵在于脂肪供能，而魚類PPARs基因家族的調(diào)控可以影響魚類脂肪的利用。在正常情況下，高量脂肪進(jìn)入魚體后并未用于充分分解供能，而主要沉積于脂肪組織，此過程主要由PPARγ介導(dǎo)的脂肪細(xì)胞增殖來完成，并伴隨著肝臟和肌肉中PPARα表達(dá)量的下降。魚類PPARS家族是潛在的脂肪功能代謝的調(diào)控位點(diǎn)。PPARα與PPARγ表現(xiàn)為拮抗作用，PPARα促進(jìn)魚體脂肪分解，PPARγ促進(jìn)魚體脂肪沉積;同理，抑制PPARγ可以促進(jìn)魚體脂肪分解，抑制PPARα可促進(jìn)魚體脂肪沉積。
截止到2015年底，973項(xiàng)目計(jì)劃開展2年以來一共發(fā)表SCI源文75篇，其中本領(lǐng)域排名前10%的論文36篇，去年8月份申報(bào)專利6項(xiàng)，獲得1項(xiàng)。麥康森表示，目前我們還有很多尚未確定的理論研究，微生態(tài)營(yíng)養(yǎng)研究將是未來非常熱門非常有潛力的研究方向?！半m然這個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃已經(jīng)獲得了國家政府的大力支持與鼓勵(lì)，但是未來3年多的時(shí)間，我們將持之以恒，不在乎發(fā)表文章的數(shù)量，我們的研究目的關(guān)鍵在于我們是否回答了魚粉替代方案中的特殊問題，關(guān)鍵在于我們是否能為未來的魚類未來的蛋白高效利用提供理論基礎(chǔ)和行之有效的方案。”麥康森說道。
