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——周小秋團(tuán)隊成果獲國家科技進(jìn)步大獎背后的故事
1月10日，北京人民大會堂燈光璀璨，掌聲雷動。中共中央、國務(wù)院舉行國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會，隆重表彰為我國科技事業(yè)和現(xiàn)代化建設(shè)作出突出貢獻(xiàn)的科技工作者。我國著名動物營養(yǎng)學(xué)家周小秋教授神采奕奕，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊研究凝練的《草魚健康養(yǎng)殖營養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用》成果榮獲2019年度國家科技進(jìn)步二等獎。這是周小秋主持的科研成果第二次榮獲國家大獎。
重大的社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益
“草魚是我們國家養(yǎng)殖量最大的魚，其優(yōu)點是肉質(zhì)好、長勢快、飼料轉(zhuǎn)化率高，但在集約化養(yǎng)殖中發(fā)現(xiàn)，草魚發(fā)病率、死亡率非常高，因此只要‘養(yǎng)活’，效益就會很好?！庇浾咭姷街苄∏飼r，他剛從外地參加完學(xué)術(shù)會議回到成都，下飛機(jī)后，就有公司請他去現(xiàn)場幫助解決生產(chǎn)中存在的問題。
就是這項科技成果，在全國16省市45家企業(yè)推廣應(yīng)用，讓草魚的發(fā)病率、死亡率、用藥成本、氮磷排出分別降低73%、84%、73%、16%以上，大幅度增加養(yǎng)殖效益。
“人們常說，生氣傷肝，為什么呢？”周小秋解釋說，生氣是人體的一種應(yīng)激性生理反應(yīng)，會導(dǎo)致肝細(xì)胞的損傷，細(xì)胞損傷會造成器官結(jié)構(gòu)受損、功能下降，嚴(yán)重時出現(xiàn)肝硬化、肝癌等疾病，對魚類來說同理，環(huán)境的應(yīng)激也會導(dǎo)致其組織器官結(jié)構(gòu)和功能的破壞。養(yǎng)殖企業(yè)單位面積養(yǎng)魚量小效益就會較低，而集約化養(yǎng)殖條件下的高密度、低溶氧等環(huán)境因素對魚造成嚴(yán)重應(yīng)激，會造成魚類組織器官細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而出現(xiàn)功能下降、生病、死亡、肌肉品質(zhì)下降等，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖效益和產(chǎn)品品質(zhì)。
草魚發(fā)病的誘因之所以主要由環(huán)境應(yīng)激引起，是因為其組織器官中不飽和脂肪酸含量要高于其他魚類，很容易發(fā)生應(yīng)激性損傷，如草魚爛鰓、腸炎、赤皮等疾病。從營養(yǎng)角度看，如果草魚營養(yǎng)不足、不平衡或者過剩，都容易導(dǎo)致其發(fā)病。周小秋按照新思路，研究出了一系列保證草魚腸道等功能器官健康和機(jī)體健康的營養(yǎng)需要參數(shù)，而不僅僅局限于以“生產(chǎn)性能指標(biāo)”作為確定需要量的標(biāo)識，以便尋求營養(yǎng)調(diào)控魚類健康的平衡點。
通過大膽設(shè)想、科學(xué)求證、廣泛應(yīng)用，該技術(shù)讓養(yǎng)殖企業(yè)的生產(chǎn)成績提高16%以上，通過營養(yǎng)調(diào)控大幅增強(qiáng)草魚健康，降低用藥量，也就降低了食用魚體內(nèi)的藥物殘留，保障了魚產(chǎn)品安全，取得重大的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。
靶向瞄準(zhǔn)“器官營養(yǎng)”
“我國是水產(chǎn)養(yǎng)殖大國，但營養(yǎng)飼料技術(shù)還跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要?！?5前，動物營養(yǎng)研究所周小秋教授從自己熟悉的豬營養(yǎng)科研領(lǐng)域，轉(zhuǎn)向發(fā)展相對滯后的水產(chǎn)動物營養(yǎng)領(lǐng)域時，周圍人都在說，他在自找麻煩。
“我這人就是這樣，覺得越難的事情，越?jīng)]有人做的事情，就越有價值?！敝苄∏镎f，他就喜歡做開創(chuàng)性的工作。
要開拓一個新學(xué)科，周小秋不僅要在學(xué)術(shù)上從零起步，客觀條件上也是困難重重，一沒錢，二沒人，三沒設(shè)備。他利用給一個企業(yè)開展技術(shù)服務(wù)掙來的3萬塊錢，在動物營養(yǎng)研究所時任領(lǐng)導(dǎo)支持的兩間實驗室中搭建了簡單的實驗設(shè)備，在家人的支持下，把家里的冰箱等凡是研究能夠用得上的東西，都搬到實驗室，艱難開啟了魚類營養(yǎng)的研究。
他在研究中發(fā)現(xiàn)，草魚很難養(yǎng)活，腸道、肝臟、腎臟、脾臟、鰓、皮膚等組織器官的結(jié)構(gòu)和組成與其它魚類有較大不同，草魚的器官組織結(jié)構(gòu)比較脆弱，更容易被破壞而感染疾病，這激起了他的好奇心。這一步的跨出，難度很大，傳統(tǒng)的營養(yǎng)學(xué)一般是研究生產(chǎn)性能、血液生化指標(biāo)等內(nèi)容，研究器官營養(yǎng)與抗病力的關(guān)系則與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有較大交叉，周小秋想在傳統(tǒng)營養(yǎng)學(xué)的基礎(chǔ)上開展創(chuàng)新性研究。
周小秋首先去研究營養(yǎng)物質(zhì)是否有保證魚組織器官結(jié)構(gòu)完整性、增強(qiáng)抗病力的作用，即動因的靶向研究。他通過研究發(fā)現(xiàn)，生病的草魚有一個共同特點：一旦生病，組織器官的結(jié)構(gòu)完整性和免疫功能都會出現(xiàn)問題，營養(yǎng)與“功能器官包括免疫器官”的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系無疑為下一步研究打開了一扇大門。營養(yǎng)物質(zhì)與魚類免疫器官的免疫機(jī)制如何進(jìn)一步對接？這是周小秋研究過程中需要解決的科學(xué)問題。
技術(shù)成果國際領(lǐng)先
“水產(chǎn)養(yǎng)殖的風(fēng)險很大，比如魚皮膚被劃破出小口，病原菌就會直接攻進(jìn)去?！敝苄∏锬M高密度、低溶氧、富營養(yǎng)化的養(yǎng)殖水體等養(yǎng)殖條件，研究分析各種現(xiàn)象，期間產(chǎn)生了很多假想和設(shè)想，通過試驗不斷去驗證草魚發(fā)病率高與器官結(jié)構(gòu)和功能變差的直接關(guān)系，再通過營養(yǎng)供給去驗證如何保肝、保鰓、保腎，保皮膚等。例如，當(dāng)他研究到肌醇對草魚生長及器官結(jié)構(gòu)與功能影響時，發(fā)現(xiàn)肌醇可以改善器官的結(jié)構(gòu)屏障與免疫屏障，讓組織結(jié)構(gòu)變得致密，讓草魚抵御外來侵襲和損傷的能力增強(qiáng)。
氨基酸、維生素、礦物質(zhì)……幾十種營養(yǎng)物質(zhì)列入他的研究范圍，不斷去發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)供給達(dá)到多少才能實現(xiàn)最佳效果，他帶領(lǐng)團(tuán)隊相繼開展保證草魚器官健康的動態(tài)營養(yǎng)與精準(zhǔn)營養(yǎng)需要參數(shù)研究，完全突破了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的局限。
他們研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)魚類抗脅迫能力對營養(yǎng)需求與單純提高生產(chǎn)性能確定的營養(yǎng)需求量是有差異的；研究還發(fā)現(xiàn)，飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子棉酚含量只要不超過80mg/kg就不會影響草魚生長速度，但是根據(jù)腸炎、赤皮、爛鰓等發(fā)病率的指標(biāo)判斷，飼料中棉酚含量超過20mg/kg，腸炎、赤皮和爛鰓發(fā)病率就會顯著提高。
從零開始，點滴積累，通過校內(nèi)外大量經(jīng)費的支持，約15年時間里，周小秋把我國的草魚健康營養(yǎng)理論和技術(shù)研究，帶到了國際先進(jìn)水平。比起學(xué)術(shù)上的成功，更讓周小秋感到欣慰的是，自己的研究成果快速轉(zhuǎn)化應(yīng)用，推動了淡水養(yǎng)魚業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
讓養(yǎng)殖魚類品質(zhì)高于野生魚類
“無論對人還是動物而言，生病后，大多選擇通過藥物的介入，把細(xì)菌或病毒殺掉，然而，藥物對器官也會造成損傷。一個人生病后，常常要喝魚湯、雞湯等有營養(yǎng)的食物，幫助盡快恢復(fù)健康。我們就是要讓魚兒可能生病前進(jìn)行精準(zhǔn)的營養(yǎng)輸送，減少發(fā)病率，同樣在草魚生病后，也跟人一樣得到應(yīng)該得到的營養(yǎng)物質(zhì)，幫助機(jī)體快速康復(fù)?！辈蒴~不生病，肌肉品質(zhì)得到提升，這是周小秋關(guān)注的另一個重點。
周小秋認(rèn)為，作為應(yīng)用研究的營養(yǎng)學(xué)科，科研工作者的研究方向提出，一定來源于實際生產(chǎn)的需求，進(jìn)行系統(tǒng)研究，再轉(zhuǎn)化應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去驗證、去改進(jìn)。
日常生活中，消費者都有一個共識，認(rèn)為野生魚類的品質(zhì)要好于養(yǎng)殖魚類，因此野生魚的價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于養(yǎng)殖魚類。周小秋卻認(rèn)為，養(yǎng)殖魚類的品質(zhì)是可控的，科學(xué)化養(yǎng)殖更安全，隨著一些水域的污染加劇，野生魚類更有可能富集污染物質(zhì)。所以，大眾認(rèn)為野生魚的品質(zhì)一定要好于養(yǎng)殖魚類，可能是認(rèn)識上的誤區(qū)。
周小秋認(rèn)為，由于集約化養(yǎng)殖會大量投喂飼料，一些物質(zhì)沒有經(jīng)過魚類消化被直接排放到水體中，會對魚兒造成環(huán)境脅迫、肉質(zhì)變差。他們研究通過合理的飼料營養(yǎng)來控制危害因子及其他關(guān)鍵飼料技術(shù)，研究出一定劑量的營養(yǎng)素可增強(qiáng)肌肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，改善肉質(zhì)。比如，周小秋團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，對于草魚而言，不管總蛋白多少，只要可消化蛋白低于21%，魚肉品質(zhì)就會下降，究其原因，一方面是可消化蛋白低了，排入水體中的飼料成分就多了，養(yǎng)殖水體就會惡化，魚類品質(zhì)會變差；另一方面缺乏足夠的蛋白進(jìn)入體內(nèi)，造成魚類生理性營養(yǎng)不平衡，也會導(dǎo)致魚類肉質(zhì)變差。
周小秋帶領(lǐng)團(tuán)隊以“器官健康”和“魚肉品質(zhì)”為營養(yǎng)技術(shù)目標(biāo)，研究確定了草魚營養(yǎng)物質(zhì)需要量參數(shù)8套，他們一邊做研究，一邊與包括全球最大的水產(chǎn)飼料企業(yè)通威集團(tuán)在內(nèi)的多家飼料企業(yè)合作轉(zhuǎn)化成果，研發(fā)了一系列保證草魚等淡水魚“器官健康”和改善“魚肉品質(zhì)”水產(chǎn)專用飼料，并在全國多省推廣應(yīng)用，獲得了重大的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。
盡管已在草魚的健康營養(yǎng)研究上取得了重大成果，周小秋并沒有放慢研究的腳步，他說，做科研，我一直在路上，要繼續(xù)深入系統(tǒng)研究下去，讓更多科技成果轉(zhuǎn)化到實際生產(chǎn)中，讓更多企業(yè)、更多農(nóng)民、更多養(yǎng)殖戶受益于科技進(jìn)步。
周小秋在實驗室進(jìn)行科學(xué)研究
周小秋在試驗基地指導(dǎo)學(xué)生開展動物試驗
健康養(yǎng)殖的草魚
集成“草魚健康養(yǎng)殖營養(yǎng)技術(shù)”的健康飼料產(chǎn)品