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【国家大奖故事】做草鱼健康养殖的推动者

2020-01-10 11:17:10编辑:李劲雨 来源:宣传统战部 点击数:

  

——周小秋团队成果获国家科技进步大奖背后的故事

1月10日,北京人民大会堂灯光璀璨,掌声雷动。中共中央、国务院举行国家科学技术奖励大会,隆重表彰为我国科技事业和现代化建设作出突出贡献的科技工编辑。我国著名动物营养学家周小秋教授神采奕奕,带领科研团队研究凝练的《草鱼健康养殖营养技术创新与应用》成果荣获2019年度国家科技进步二等奖。这是周小秋主持的科研成果第二次荣获国家大奖。

重大的社会经济和生态效益

“草鱼是大家国家养殖量最大的鱼,其优点是肉质好、长势快、饲料转化率高,但在集约化养殖中发现,草鱼发病率、死亡率非常高,因此只要‘养活’,效益就会很好。”记者见到周小秋时,他刚从外地参加完学术会议回到成都,下飞机后,就有企业请他去现场帮助解决生产中存在的问题。

就是这项科技成果,在全国16省市45家企业推广应用,让草鱼的发病率、死亡率、用药成本、氮磷排出分别降低73%、84%、73%、16%以上,大幅度增加养殖效益。

“人们常说,生气伤肝,为什么呢?”周小秋说明说,生气是人体的一种应激性生理反应,会导致肝细胞的损伤,细胞损伤会造成器官结构受损、功能下降,严重时出现肝硬化、肝癌等疾病,对鱼类来说同理,环境的应激也会导致其组织器官结构和功能的破坏。养殖企业单位面积养鱼量小效益就会较低,而集约化养殖条件下的高密度、低溶氧等环境因素对鱼造成严重应激,会造成鱼类组织器官细胞结构与细胞间结构的破坏,进而出现功能下降、生病、死亡、肌肉品质下降等,严重影响养殖效益和产品品质。

草鱼发病的诱因之所以主要由环境应激引起,是因为其组织器官中不饱和脂肪酸含量要高于其他鱼类,很容易发生应激性损伤,如草鱼烂鳃、肠炎、赤皮等疾病。从营养角度看,如果草鱼营养不足、不平衡或者过剩,都容易导致其发病。周小秋按照新思路,研究出了一系列保证草鱼肠道等功能器官健康和机体健康的营养需要参数,而不仅仅局限于以“生产性能指标”作为确定需要量的标识,以便寻求营养调控鱼类健康的平衡点。

通过大胆设想、科学求证、广泛应用,该技术让养殖企业的生产成绩提高16%以上,通过营养调控大幅增强草鱼健康,降低用药量,也就降低了食用鱼体内的药物残留,保障了鱼产品安全,取得重大的经济、社会和生态效益。

靶向瞄准“器官营养”

“我国是水产养殖大国,但营养饲料技术还跟不上产业发展的需要。”25前,动物营养研究所周小秋教授从自己熟悉的猪营养科研领域,转向发展相对滞后的水产动物营养领域时,周围人都在说,他在自找麻烦。

“我这人就是这样,觉得越难的事情,越没有人做的事情,就越有价值。”周小秋说,他就喜欢做开创性的工作。

要开拓一个新学科,周小秋不仅要在学术上从零起步,客观条件上也是困难重重,一没钱,二没人,三没设备。他利用给一个企业开展技术服务挣来的3万块钱,在动物营养研究所时任领导支撑的两间实验室中搭建了简单的实验设备,在家人的支撑下,把家里的冰箱等凡是研究能够用得上的东西,都搬到实验室,艰难开启了鱼类营养的研究。

他在研究中发现,草鱼很难养活,肠道、肝脏、肾脏、脾脏、鳃、皮肤等组织器官的结构和组成与其它鱼类有较大不同,草鱼的器官组织结构比较脆弱,更容易被破坏而感染疾病,这激起了他的好奇心。这一步的跨出,难度很大,传统的营养学一般是研究生产性能、血液生化指标等内容,研究器官营养与抗病力的关系则与医学领域有较大交叉,周小秋想在传统营养学的基础上开展创新性研究。

周小秋首先去研究营养物质是否有保证鱼组织器官结构完整性、增强抗病力的作用,即动因的靶向研究。他通过研究发现,生病的草鱼有一个共同特点:一旦生病,组织器官的结构完整性和免疫功能都会出现问题,营养与“功能器官包括免疫器官”的结构和功能的关系无疑为下一步研究打开了一扇大门。营养物质与鱼类免疫器官的免疫机制如何进一步对接?这是周小秋研究过程中需要解决的科知识题。

技术成果国际领先

“水产养殖的风险很大,比如鱼皮肤被划破出小口,病原菌就会直接攻进去。”周小秋模拟高密度、低溶氧、富营养化的养殖水体等养殖条件,研究分析各种现象,期间产生了很多假想和设想,通过试验不断去验证草鱼发病率高与器官结构和功能变差的直接关系,再通过营养供给去验证如何保肝、保鳃、保肾,保皮肤等。例如,当他研究到肌醇对草鱼生长及器官结构与功能影响时,发现肌醇可以改善器官的结构屏障与免疫屏障,让组织结构变得致密,让草鱼抵御外来侵袭和损伤的能力增强。

氨基酸、维生素、矿物质……几十种营养物质列入他的研究范围,不断去发现营养物质供给达到多少才能实现最佳效果,他带领团队相继开展保证草鱼器官健康的动态营养与精准营养需要参数研究,完全突破了传统生产模式的局限。

他们研究发现,根据鱼类抗胁迫能力对营养需求与单纯提高生产性能确定的营养需求量是有差异的;研究还发现,饲料中抗营养因子棉酚含量只要不超过80mg/kg就不会影响草鱼生长速度,但是根据肠炎、赤皮、烂鳃等发病率的指标判断,饲料中棉酚含量超过20mg/kg,肠炎、赤皮和烂鳃发病率就会显著提高。

从零开始,点滴积累,通过校内外大量经费的支撑,约15年时间里,周小秋把我国的草鱼健康营养理论和技术研究,带到了国际先进水平。比起学术上的成功,更让周小秋感到欣慰的是,自己的研究成果快速转化应用,推动了淡水养鱼业的健康可持续发展。

让养殖鱼类品质高于野生鱼类

“无论对人还是动物而言,生病后,大多选择通过药物的介入,把细菌或病毒杀掉,然而,药物对器官也会造成损伤。一个人生病后,常常要喝鱼汤、鸡汤等有营养的食物,帮助尽快恢复健康。大家就是要让鱼儿可能生病前进行精准的营养输送,减少发病率,同样在草鱼生病后,也跟人一样得到应该得到的营养物质,帮助机体快速康复。”草鱼不生病,肌肉品质得到提升,这是周小秋关注的另一个重点。

周小秋认为,作为应用研究的营养学科,科研工编辑的研究方向提出,一定来源于实际生产的需求,进行系统研究,再转化应用到实际生产中去验证、去改进。

日常生活中,消费者都有一个共识,认为野生鱼类的品质要好于养殖鱼类,因此野生鱼的价格远远高于养殖鱼类。周小秋却认为,养殖鱼类的品质是可控的,科学化养殖更安全,随着一些水域的污染加剧,野生鱼类更有可能富集污染物质。所以,大众认为野生鱼的品质一定要好于养殖鱼类,可能是认识上的误区。

周小秋认为,由于集约化养殖会大量投喂饲料,一些物质没有经过鱼类消化被直接排放到水体中,会对鱼儿造成环境胁迫、肉质变差。他们研究通过合理的饲料营养来控制危害因子及其他关键饲料技术,研究出一定剂量的营养素可增强肌肉细胞结构的完整性,改善肉质。比如,周小秋团队研究发现,对于草鱼而言,不管总蛋白多少,只要可消化蛋白低于21%,鱼肉品质就会下降,究其原因,一方面是可消化蛋白低了,排入水体中的饲料成分就多了,养殖水体就会恶化,鱼类品质会变差;另一方面缺乏足够的蛋白进入体内,造成鱼类生理性营养不平衡,也会导致鱼类肉质变差。

周小秋带领团队以“器官健康”和“鱼肉品质”为营养技术目标,研究确定了草鱼营养物质需要量参数8套,他们一边做研究,一边与包括全球最大的水产饲料企业通威集团在内的多家饲料企业合作转化成果,研发了一系列保证草鱼等淡水鱼“器官健康”和改善“鱼肉品质”水产专用饲料,并在全国多省推广应用,获得了重大的经济、社会和生态效益。

尽管已在草鱼的健康营养研究上取得了重大成果,周小秋并没有放慢研究的脚步,他说,做科研,我一直在路上,要继续深入系统研究下去,让更多科技成果转化到实际生产中,让更多企业、更多农民、更多养殖户受益于科技进步。

周小秋在实验室进行科学研究

周小秋在试验基地引导学生开展动物试验

健康养殖的草鱼

集成“草鱼健康养殖营养技术”的健康饲料产品



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