畜禽分子營養學的新發展

畜牧業作為農業農村的支柱產業之一，其發展水平不僅關系國計民生，同時也是衡量一個國家與地區經濟實力與人民生活品質的重要標尺。當前，我國畜牧業正處于從傳統模式向現代化轉型的關鍵時期，在此進程中，我們迫切需要創新的應用技術及夯實、前沿的基礎理論。

▋一、分子生物學發展

20 世紀中葉，生命科學領域迎來了一系列革命性的突破。50 年代，詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）提出DNA 雙螺旋結構模型，奠定了分子生物學基石；60 年代，弗朗索瓦·雅各布（Fran?ois Jacob）和雅克·莫諾（Jacques Monod）提出操縱子學說，闡明了遺傳信息表達機制；70 年代初期，DNA 限制性內切酶的發現和基因重組技術體系的誕生，標志著分子生物學進入了一個新時代。這些理論突破與技術創新，推動了分子生物學的迅猛發展，使整個生命科學的研究上升到一個全新的階段，也推動了一系列新興學科的誕生，包括分子微生物學、分子免疫學、分子生理學、分子病理學、分子藥理學、分子心臟病學、分子神經病學、分子內分泌學以及分子營養學等。在分子生物學技術的助力下，營養學實現了突飛猛進的發展，主要研究集中在營養素在體內的代謝、生理功能及其對組織細胞的影響，并取得顯著成果（孫長顥，2006；閆立松，2021；趙法伋和郭俊生，2004）。

隨著分子生物學的發展，營養學研究逐漸由粗到細、由淺入深、由表及里，向著更深入、更全面和更系統的方向發展。近年來研究發現，營養物質的消化吸收過程存在協同和拮抗問題，并受到生物鐘調控，機體自身的生理調控對該過程也具有適應性調節。此外，消化器官本身也是一個十分復雜且動態變化的體系，目前對許多養分的具體消化吸收形態和作用機理仍不清晰。分子營養學的快速發展，標志著營養科學正式進入“分子時代”，有助于闡明營養物質在機體的吸收機制，更為精準營養干預奠定了科學基礎（羅緒剛等，1999；張日俊，2012；吳信和印遇龍，2015）。

哺乳動物生物鐘分子調控機制

生物鐘作為一種機體適應內外環境變化的內在穩態調控機制，調控機體的睡眠覺醒及進食等生理活動，使畜禽在每個晝夜周期的能量需求和營養供給呈現出與外界環境相適應的節律性變化。大量研究發現，畜禽生物鐘參與調控機體對營養物質的攝入與消化等過程

▋二、分子營養學

分子營養學（molecular nutrition）主要研究營養素與基因之間的相互作用：一方面研究營養素如何調控基因表達；另一方面研究遺傳因素如何決定營養素在體內的消化、吸收、分布、代謝和排泄過程（李茜和李建國，2015）。在此基礎上，進一步探討營養素與遺傳因素相互作用對生物體表型特征的影響，如營養過量、營養缺乏、營養相關疾病和妊娠等特定階段的營養代謝情況，從而針對營養素對不同基因型及其變異基因表達的特異調節，制定營養素需要量、供給量標準和膳食指南，或制定特殊膳食平衡計劃，不僅為促進健康、預防和控制營養相關疾病提供真實可靠的科學依據，更能為人類臨床的營養干預、個體化精準預防以及飲食相關疾病的治療提供科學指導（孫長顥，2003；張勇，2006；陳賽娟等，2014；玉崧成等，2016）。

分子營養學的主要研究內容有：研究營養素如何調控基因表達及其背后的機制，從而更全面、更深入地認識營養素的生理功能；探索如何利用營養素促進對健康有益基因的表達、抑制對健康有害基因的表達；分析遺傳變異或基因多態性對營養素消化、吸收、分布、代謝和排泄的影響；探究不同個體對營養素需求差異的遺傳學基礎；研究營養素與基因相互作用導致的疾病，如營養缺乏病、營養相關疾病和先天代謝性缺陷，以及通過膳食干預來預防和治療這些疾病，并揭示其干預機制；在營養學研究中應用現代分子生物學技術，提高研究的精確度和深度（王金雨和王曉華，2017）。

▋三、畜禽分子營養學

畜禽分子營養學是通過分子生物學技術和方法，從分子水平上研究營養學的一個新興領域，屬于營養學的重要分支。這種在細胞和亞細胞水平上研究營養素生理功能的方式，為營養學向微觀世界發展和生命奧秘的探索提供了理論支撐。畜禽分子營養學的研究將為進一步闡明各種營養素在飼養動物生長和生命活動中的作用機理奠定基礎，進而促進其在動物營養學和飼料科學中發揮重要作用。

這使得畜禽營養的線性研究已經不能解釋營養物質的消化、代謝和利用方面存在的某些深層次問題。這些問題同樣是當今生理學和生物化學中根本性且普遍性的科學問題，也是需要進一步解決的難題。

畜禽分子營養學是動物營養學近年來的一個重要研究方向，主要研究營養物質在動物機體內消化、吸收、代謝與利用等過程中的分子機理。隨著組學技術和大數據在營養科學研究領域的廣泛應用，分子營養學得以迅猛發展，營養物質在消化、吸收和代謝過程中的分子機理解析，有助于進一步揭開動物營養學研究領域的“黑箱”，為動物健康養殖提供科學依據（Yan，2015）。

▋四、“營養-宿主-微生物”互作的系統分子營養學

隨著微生物組學、代謝組學等技術的發展，動物營養學研究已深入揭示腸道微生物在營養代謝中的核心作用及其調控機制。其發展規律和研究特點主要體現在三個方面：一是腸道微生物對飼料中營養素代謝、吸收的影響及其機制研究的推進；二是腸道微生物對動物免疫屏障乃至動物健康的影響方面已有一些研究與突破，動物營養領域正嘗試從調節、保障腸道微環境穩態的角度改進動物生產，從而達到安全、優質生產的目的；三是腸道微生物對動物機體代謝與動物健康的影響及其機制研究正成為熱點，將“宿主-微生物”作為一個整體，結合系統生物學方法，研究“營養-宿主-微生物”互作及其調節機制已成為動物分子營養學的重要研究內容，學科發展最終推動養殖產業的健康發展（Hacquard et al.，2015；Fetissov，2017；Peixoto et al.，2021）。

▋五、畜禽分子營養學技術的發展與誤區

分子營養學從提出至今已有30 余年，其間隨著流行病學、基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等領域技術的發展，以及影像學、系統生物學、合成生物學和微生物學等相關領域的進步，分子營養學發展迅猛，分子生物學理論與技術已滲透到生命科學的各個領域，推動畜禽分子營養科學的研究向更為系統和深入的層面發展。

動物營養學的發展需要在分子水平分析并解釋營養素對動物機體的生理以及病理變化，如生長發育、新陳代謝、遺傳變異、免疫與疾病等的調控（張銳等，2002；玉崧成等，2016）。但畜禽分子營養學技術快速發展的同時也存在進入偏離畜禽生產實踐需要而過度關注分子調控機制誤區的弊端，導致研究成果與實際應用之間的脫節，從而影響分子營養學技術在畜禽生產實踐中的有效性和實用性。

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畜禽營養調控分子機制購買

吳信 主編

北京: 科學出版社；

長沙 :湖南科學技術出版社, 2025.11

(畜禽營養與健康養殖前沿叢書)選購

ISBN 978-7-03-083932-9

傳統動物營養學研究在推動畜牧業產業發展方面作出了巨大貢獻。然而，隨著生命科學的進步，研究范式亟待向分子調控層面深化。在此背景下，《畜禽營養調控分子機制》一書立足于畜禽營養代謝調控前沿，緊緊圍繞“營養代謝過程—精準調控—優質產品生成”這一核心主線，整合多學科交叉的研究策略，致力于從分子、細胞、組織、器官乃至整體水平，系統揭示實現畜禽健康、高效、優質安全生產的基本規律與分子基礎，從而構建起連接營養代謝與動物生長、健康及產品品質的理論框架與分子基石。

全書內容重點涵蓋以下幾個前沿領域：營養素與基因互作調控規律與機制、畜禽胃腸道微生態的營養調控分子機制、營養與生物鐘互作的核心通路等。并從研究模型與營養基因組學等角度闡述現代分子營養學研究方法，旨在構建畜禽營養代謝調控、安全高效利用的理論與評價體系。本書力求從分子層面拓展動物營養學的研究內涵與外延，為建立現代動物營養分子調控的理論體系與方法學奠定基礎，為我國畜牧業的可持續發展貢獻力量。

本書主要面向高等院校及科研機構中從事畜牧業、動物營養與飼料科學研究的師生，以及相關企業的研發技術人員，希望能為同仁的科研探索與產業實踐提供有益的參考。

本文摘編自《畜禽營養調控分子機制》（吳信主編. 北京: 科學出版社; 長沙 :湖南科學技術出版社, 2025. 11）一書“第一章 緒論”“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

(畜禽營養與健康養殖前沿叢書/印遇龍,楊漢春主編)選購

ISBN 978-7-03-083932-9

責任編輯：王 靜 李秀偉 歐陽建文 白 雪

作為農業的重要組成部分，畜牧業的發展直接影響人民群眾的生活質量，關系到一個國家和地區的經濟水平。當前，我國畜牧業正處于從傳統畜牧業向現代畜牧業轉型的關鍵時期，迫切需要發展新的應用技術和基礎理論。本書聚焦畜禽營養代謝調控的前沿進展，以“營養代謝過程—調控機制—終端產品”為主線，采用多學科交叉的研究策略，系統闡述了營養代謝與動物生長、健康的內在聯系。通過從分子、細胞到組織、器官及整體的多層次研究，揭示了畜禽健康、高效、優質安全生產的基本規律與分子基礎；探討了營養素與基因相互作用對免疫健康影響的規律及機制，即營養素與基因相互作用在免疫中的作用。本書不僅深入闡述了畜禽胃腸道微生物營養調控的分子機制，還系統性地梳理了畜禽營養與生物鐘互作的核心分子通路。從分子營養研究模型和營養基因組學等方面闡述了畜禽分子營養研究的方法，建立營養素安全、高效利用的理論和評價方法體系，從分子水平上拓展動物營養學研究的內涵和外延，為建立現代動物營養分子調控理論和方法提供一定的基礎。

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（本文編輯：劉四旦）

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