導讀：2021年是"十四五"規劃的開局之年，站在"二百年"目标的曆史交彙點上，"科技創新"三個方向為我們指出了進攻的主攻方向。促進動物營養學學術交流，幫助青年人才成長，是青年獎的宗旨，該獎項将展示他們近年來的科技創新成果。在此，感謝山東龍昌移動寶對本次活動的大力支援！
農業農村部對中南部地區動物營養和飼料的科學觀察
實驗站推薦青年學者
李鳳納研究員 中國科學院亞熱帶農業研究所動禽健康育種研究中心副主任、研究員
輪廓
研究領域：單胃動物營養與肉質
研究員，博士導師，畜禽健康育種與農牧複合生态研究中心副主任，中國畜牧獸醫學會動物營養分會主任，中國高新技術産業化研究會飼料分會常務理事、副秘書長。他于2009年畢業于中國農業大學，獲得農學博士學位，并于2015年對紐澤西州立大學（羅格斯大學）營養科學學院進行了為期一年的通路。長期緻力于豬肉質的形成機理及其營養控制技術，系統研究肌肉纖維發育與脂肪沉積與肉體特性的關系，為提高豬肉品質和有效利用飼料資源奠定了理論基礎。在過去的5年裡，我先後在中國科學界撰寫了《生命科學》、《動物營養學》、《動物科學與生物技術學報》、《肉類科學》、《藥理科學趨勢》、《細胞因子與生長因子》、《分子營養與食品研究》等國内外營養學重要期刊發表的SCI論文45篇，單次被引用153次， 榮獲國家發明專利和軟體著作權6項，先後主持國家級、省級專題15項，完成湖南省成果鑒定2項。2015年獲農業部中國農業科技成果一等獎，2016年入選中國科學院青年創新促進會，2017年入選湖南省"湖翔青年人才支援計劃"，2019年獲中國科學院廣州分院優秀青年科學家獎， 2020年獲湖南省"解放"資助，同年被選為中國科學院青年創新促進會優秀會員。
科技創新
1.揭示了當地品種巴馬香味豬肉質性狀形成的分子機制及其對飼料谷物營養水準蛋能量比的響應，發現氮代謝與肌肉組織脂肪沉積在營養、品種和生長階段的顯著互相作用。
研究發現，不同品種豬的肌纖維類型、合成代謝能力和肌肉組織蛋白代謝特性不同，與背代謝和脂肪酸轉運蛋白關鍵酶相關的基因表達水準與巴馬香味豬肌肉脂肪含量表達水準（>5%）存在顯著差異， 飽和脂肪酸含量和脂肪合成代謝相關基因表達水準高于長白豬，但肽T1在氨基酸載體轉運中的表達水準較低。飼蛋的營養水準可以調節與不同類型豬骨骼肌脂質代謝相關的基因的表達，高蛋能比喂食谷物不同程度地激活巴馬香豬和長白豬最長肌肉中的AKT/mTOR信号傳遞，顯著提高肌肉組織蛋白合成能力， 并長期提高脂肪分解相關基因如HSL和LPL在長期白豬中的表達水準，降低脂肪沉積能力，信号通路AKT/mTOR參與通路（英國）。營養學雜志，2015年，第一作者;動物科學與生物技術雜志，2015年，由時事通訊）。上述研究揭示了以巴馬香豬為代表的本地品種豬肉質細的分子機理和蛋蛋比的調控功能，闡述了不同經濟型豬的氮代謝與脂肪沉積發育的差異，對深入挖掘和利用我國獨特的優良地方品種豬種特點具有重要的借鑒意義。
2.在低蛋白飼喂條件下，闡述了豬肌組織蛋白的利用和沉積機理及其伴随的能量代謝規律，增加了肌内脂肪的含量，改善了肌纖維型的組成。
在早期讨論飼料蛋配比與不同品種豬肉品質性狀調控的基礎上，深入研究了低蛋白飼喂條件下肌肉組織中氮素的周轉和利用機制以及随之而來的能量代謝規律，以期完善低蛋白氨基酸均衡飲食理論。研究發現，豬在不同生長階段喂食低蛋白食品（NRC推薦标準降低3個百分點），并輔以賴、蛋、蘇和色氨酸四種限制性氨基酸，育肥豬脂肪含量增加近40%，發紅值a增加約10%， 增加氧化肌纖維型的比例，有利于豬肉品質的提高，提高豬肌組織中氨基酸轉運受體SNAT2、LAT1、PAT1和PAT2在生長各階段的表達水準。當蛋白質水準根據NRC建議降低6個百分點時，低蛋白飲食通過調節肌肉組織的遊離氨基酸譜，降低mTORC1蛋白質合成途徑和提高泛素化蛋白酶體生物技術的蛋白質降解途徑，顯着抑制豬的肌肉生長和生産性能，2016年，通訊作者;農業與食品化學學報，2016;2017年，時事通訊作者）。本研究為低蛋白飼喂在豬中的應用提供了強有力的技術支援，節約了蛋白飼料資源，提高了氮素養分利用效率，提高了肉質品質，也為實作理想的氨基酸模式和精準營養提供了新的思路和參考。
3.澄清低蛋白籽粒平衡支鍊氨基酸的比例通過調節mTOR/AMPK等重要信号通路的活性來改善肌肉生長和能量分布，降低體脂率，亮氨酸的代謝中間HMB效果更好
氨基酸的利用效率是調節蛋白質合成的速度限制因素，氨基酸不僅是合成蛋白質的基本機關，而且肌肉中的關鍵代謝物被認為是蛋白質合成的調節信号-營養傳感器，特别是支鍊氨基酸。申請人證明，低蛋白飼料補充适當比例的支鍊氨基酸，通過調節肌肉組織遊離氨基酸庫，提高mTORC1蛋白合成途徑和降低尿素蛋白降解途徑，促進豬肌肉組織的生長發育，肌肉細胞因子IL-15表達，降低脂肪組織脂蛋白酶的活性（動物科學學報， 2016年，通訊員;營養，2017年，通訊作者）;生長豬的能量分布和脂質代謝通過Adipokin-AMPKα-mTORC1信号通路改變以促進脂肪分解，介導的AMPKα-SIRT1-PGC-1信号通路調節線粒體的生物合成（Journal of Functional Foods，2018，通訊作者），改善了肌肉纖維類型組成。在進一步的研究中發現，低蛋白飼料的代謝中間體加入亮氨酸β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）可以顯著提高仔豬的胰島素含量和肌肉組織的蛋白質合成速度，降低血尿素氮含量和肌肉組織蛋白降解速度，進而提高氮素養分的使用率， 促進肌肉生長，效果甚至優于亮氨酸，HMB添加量小于亮氨酸。對血液和肌肉組織的遊離氨基酸譜的分析發現，在低蛋白飼料中添加HMB不會導緻支鍊氨基酸比例失衡（Journal of Functional Foods，2019，時事通訊的作者）。以上研究表明，低蛋白籽粒平衡支鍊氨基酸的比例可以起到亮氨酸作為營養受體信号分子的重要生理功能，發現HMB可作為豬低蛋白飼料中亮氨酸的替代品，降低飼料成本，同時提高氮素養分的使用率， 具有重要的應用價值。
4.發現肌肌素和脂肪細胞因子可以作為重要的媒介，參與細胞之間的"對話"，調節肌肉與脂肪組織的比例，最終提高胴體和肉的品質。
上述研究還表明，支鍊氨基酸，特别是亮氨酸，調節肌肉組織和脂肪組織之間的能量分布，但肌肉細胞和脂肪細胞之間"對話"的機制尚不清楚。申請人以肌細胞因子IL-15和脂肪細胞因子Chemerin為切入點，發現豬肌肉細胞與脂肪細胞共培養分化階段，肌細胞因子IL-15表達向上，抑制脂肪細胞的分化，早期分化階段調節基因c/EBPβ表達降低，脂肪細胞因子瘦素分泌減少，而PI3K/Akt和ERK1/2信号通路被激活， 确認豬肌肉細胞因子IL-15參與肌肉細胞和脂肪細胞的互調（生物學報告，2014年，通訊作者;FASEB雜志，2015年，第一作者），還發現在肌肉組織不同生理階段的仔豬中肌細胞因子IL-6和IL-15的表達水準存在差異（動物營養，2015年，通訊的作者;動物科學雜志，2016年，第一作者），發現Chemerin通過激活ERK1 / 2和mTOR信号通路來抑制分化以促進肌肉細胞的增殖，證明脂肪細胞分泌的脂肪細胞因子通過自我分泌或側面分泌作用于肌肉細胞（Cytokine，2012，通訊作者）;此外，喂養營養素調節豬皮下脂肪組織，背部肌肉和肝髒組織中主要脂肪細胞因子和肌細胞因子的表達水準（分子和細胞内分泌學，2013年，通訊作者）。研究結果共同表明，肌細胞因子和脂肪細胞因子作為調節肌肉細胞與脂肪細胞之間互相作用的有效媒體，參與調節豬體内脂肪組織的比例，以改善機體的性狀和整體能量代謝，也為下一步的研究指明了方向。
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