促進(jìn)南方紅壤丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究
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系統(tǒng)解析了我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤細(xì)菌和反硝化微生物的分布格局和主要驅(qū)動因素，為大尺度刻畫我國農(nóng)田土壤微生物群落組成機構(gòu)及生態(tài)功能奠定基礎(chǔ)
針對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物是否存在著規(guī)律性的分布格局，以及驅(qū)動農(nóng)田土壤微生物種群分布的關(guān)鍵因素等關(guān)鍵科學(xué)問題，依托國家自然科學(xué)基金重大項目“典型稻田土壤關(guān)鍵生物地球化學(xué)過程與環(huán)境功能”，系統(tǒng)研究了我國南方典型水稻土的細(xì)菌組成與分布規(guī)律，揭示了土壤母質(zhì)特性對土壤細(xì)菌組成起決定性作用，長期水稻種植可以導(dǎo)致耕作層土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在一定程度上發(fā)生改變，但這些變化并不足以改變土壤母質(zhì)性質(zhì)決定的土壤細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)特征。
進(jìn)一步依托中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項任務(wù)，通過對我國南方紅壤、華北潮土和東北黑土等旱作土壤的系統(tǒng)采樣分析，揭示了土壤細(xì)菌種群組成結(jié)構(gòu)與土壤類型有緊密關(guān)系，表明大部分細(xì)菌類群對生境條件有強烈的選擇適應(yīng)性，長期的人為耕作管理在不同土壤中均富集相同的優(yōu)勢細(xì)菌群類。但對于土壤氮素循環(huán)功能微生物種群而言，長期耕作可富集類似的反硝化微生物種群，且與土壤類型無關(guān)，其中包括反硝化細(xì)菌和反硝化真菌。這些研究結(jié)果對調(diào)控土壤氮素循環(huán)過程和增加氮肥利用效率具有重要的理論支撐價值。
研究豬日糧功能性氨基酸代謝與生理功能調(diào)控機制，提升我國科學(xué)養(yǎng)豬水平和養(yǎng)豬業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展
目前，養(yǎng)豬生產(chǎn)中，面臨的主要問題包括全球范圍內(nèi)蛋白質(zhì)飼料資源的日益短缺和現(xiàn)代規(guī)?；B(yǎng)豬排泄物中氮排放所引發(fā)的環(huán)境污染，這成為制約養(yǎng)豬生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。隨著“理想蛋白質(zhì)”概念的發(fā)展和“理想蛋白質(zhì)的氨基酸模式”建立，加之合成氨基酸工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的擴大，極大地推動了低蛋白日糧的研究和應(yīng)用。以完善低蛋白氨基酸平衡日糧理論為出發(fā)點，深入探究肌肉組織中含氮物的周轉(zhuǎn)與利用機制及其伴隨的能量代謝規(guī)律，為在養(yǎng)豬業(yè)中推廣應(yīng)用低蛋白日糧精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)提供理論依據(jù)。
分析低蛋白日糧對不同階段豬腸道氨基酸轉(zhuǎn)運載體的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)仔豬階段較生長豬和育肥豬階段腸道氨基酸轉(zhuǎn)運載體更容易受到低蛋白影響，同時低蛋白普遍上調(diào)酸性氨基酸轉(zhuǎn)運載體的表達(dá)，而對堿性氨基酸轉(zhuǎn)運載體的表達(dá)則具有一定的抑制作用，其機理可能受循環(huán)系統(tǒng)氨基酸含量的綜合反饋調(diào)節(jié)。此外，低蛋白日糧平衡支鏈氨基酸（BCAAs）可顯著改善腸道形態(tài)，促進(jìn)腸細(xì)胞的增殖，提高腸道氨基酸轉(zhuǎn)運載體的表達(dá)水平，最終促進(jìn)腸道氨基酸的吸收與利用，從而改善蛋白質(zhì)代謝。低蛋白日糧平衡?BCAAs?比例可通過提高機體氨基酸轉(zhuǎn)運載體信號，促進(jìn)肌肉組織對血液中游離氨基酸的吸收與利用，最終通過?mTORC1?信號途徑和?UPS?途徑調(diào)控肌肉組織蛋白質(zhì)代謝，從而促進(jìn)肌肉組織生長（圖?2）。低蛋白日糧合理平衡氨基酸（包括必需氨基酸尤其是?BCAAs?等）不影響豬的生產(chǎn)性能，還能改善豬的腸道健康、免疫系統(tǒng)和肉品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，并通過減少總氮排泄量，在一定程度上緩解養(yǎng)豬生產(chǎn)對生態(tài)環(huán)境的污染，這對現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖和精準(zhǔn)飼養(yǎng)有著重要啟示。
