导读：2021年是"十四五"规划的开局之年，站在"二百年"目标的历史交汇点上，"科技创新"三个方向为我们指出了进攻的主攻方向。促进动物营养学学术交流，帮助青年人才成长，是青年奖的宗旨，该奖项将展示他们近年来的科技创新成果。在此，感谢山东龙昌移动宝对本次活动的大力支持！
农业农村部对中南部地区动物营养和饲料的科学观察
实验站推荐青年学者
李凤纳研究员 中国科学院亚热带农业研究所动禽健康育种研究中心副主任、研究员
轮廓
研究领域：单胃动物营养与肉质
研究员，博士导师，畜禽健康育种与农牧复合生态研究中心副主任，中国畜牧兽医学会动物营养分会主任，中国高新技术产业化研究会饲料分会常务理事、副秘书长。他于2009年毕业于中国农业大学，获得农学博士学位，并于2015年对新泽西州立大学（罗格斯大学）营养科学学院进行了为期一年的访问。长期致力于猪肉质的形成机理及其营养控制技术，系统研究肌肉纤维发育与脂肪沉积与肉体特性的关系，为提高猪肉品质和有效利用饲料资源奠定了理论基础。在过去的5年里，我先后在中国科学界撰写了《生命科学》、《动物营养学》、《动物科学与生物技术学报》、《肉类科学》、《药理科学趋势》、《细胞因子与生长因子》、《分子营养与食品研究》等国内外营养学重要期刊发表的SCI论文45篇，单次被引用153次， 荣获国家发明专利和软件著作权6项，先后主持国家级、省级专题15项，完成湖南省成果鉴定2项。2015年获农业部中国农业科技成果一等奖，2016年入选中国科学院青年创新促进会，2017年入选湖南省"湖翔青年人才支持计划"，2019年获中国科学院广州分院优秀青年科学家奖， 2020年获湖南省"解放"资助，同年被选为中国科学院青年创新促进会优秀会员。
科技创新
1.揭示了当地品种巴马香味猪肉质性状形成的分子机制及其对饲料谷物营养水平蛋能量比的响应，发现氮代谢与肌肉组织脂肪沉积在营养、品种和生长阶段的显著相互作用。
研究发现，不同品种猪的肌纤维类型、合成代谢能力和肌肉组织蛋白代谢特性不同，与背代谢和脂肪酸转运蛋白关键酶相关的基因表达水平与巴马香味猪肌肉脂肪含量表达水平（>5%）存在显著差异， 饱和脂肪酸含量和脂肪合成代谢相关基因表达水平高于长白猪，但肽T1在氨基酸载体转运中的表达水平较低。饲蛋的营养水平可以调节与不同类型猪骨骼肌脂质代谢相关的基因的表达，高蛋能比喂食谷物不同程度地激活巴马香猪和长白猪最长肌肉中的AKT/mTOR信号传递，显著提高肌肉组织蛋白合成能力， 并长期提高脂肪分解相关基因如HSL和LPL在长期白猪中的表达水平，降低脂肪沉积能力，信号通路AKT/mTOR参与通路（英国）。营养学杂志，2015年，第一作者;动物科学与生物技术杂志，2015年，由时事通讯）。上述研究揭示了以巴马香猪为代表的本地品种猪肉质细的分子机理和蛋蛋比的调控功能，阐述了不同经济型猪的氮代谢与脂肪沉积发育的差异，对深入挖掘和利用我国独特的优良地方品种猪种特点具有重要的借鉴意义。
2.在低蛋白饲喂条件下，阐述了猪肌组织蛋白的利用和沉积机理及其伴随的能量代谢规律，增加了肌内脂肪的含量，改善了肌纤维型的组成。
在早期讨论饲料蛋配比与不同品种猪肉品质性状调控的基础上，深入研究了低蛋白饲喂条件下肌肉组织中氮素的周转和利用机制以及随之而来的能量代谢规律，以期完善低蛋白氨基酸均衡饮食理论。研究发现，猪在不同生长阶段喂食低蛋白食品（NRC推荐标准降低3个百分点），并辅以赖、蛋、苏和色氨酸四种限制性氨基酸，育肥猪脂肪含量增加近40%，发红值a增加约10%， 增加氧化肌纤维型的比例，有利于猪肉品质的提高，提高猪肌组织中氨基酸转运受体SNAT2、LAT1、PAT1和PAT2在生长各阶段的表达水平。当蛋白质水平根据NRC建议降低6个百分点时，低蛋白饮食通过调节肌肉组织的游离氨基酸谱，降低mTORC1蛋白质合成途径和提高泛素化蛋白酶体生物技术的蛋白质降解途径，显着抑制猪的肌肉生长和生产性能，2016年，通讯作者;农业与食品化学学报，2016;2017年，时事通讯作者）。本研究为低蛋白饲喂在猪中的应用提供了强有力的技术支持，节约了蛋白饲料资源，提高了氮素养分利用效率，提高了肉质品质，也为实现理想的氨基酸模式和精准营养提供了新的思路和参考。
3.澄清低蛋白籽粒平衡支链氨基酸的比例通过调节mTOR/AMPK等重要信号通路的活性来改善肌肉生长和能量分布，降低体脂率，亮氨酸的代谢中间HMB效果更好
氨基酸的利用效率是调节蛋白质合成的速度限制因素，氨基酸不仅是合成蛋白质的基本单位，而且肌肉中的关键代谢物被认为是蛋白质合成的调节信号-营养传感器，特别是支链氨基酸。申请人证实，低蛋白饲料补充适当比例的支链氨基酸，通过调节肌肉组织游离氨基酸库，提高mTORC1蛋白合成途径和降低尿素蛋白降解途径，促进猪肌肉组织的生长发育，肌肉细胞因子IL-15表达，降低脂肪组织脂蛋白酶的活性（动物科学学报， 2016年，通讯员;营养，2017年，通讯作者）;生长猪的能量分布和脂质代谢通过Adipokin-AMPKα-mTORC1信号通路改变以促进脂肪分解，介导的AMPKα-SIRT1-PGC-1信号通路调节线粒体的生物合成（Journal of Functional Foods，2018，通讯作者），改善了肌肉纤维类型组成。在进一步的研究中发现，低蛋白饲料的代谢中间体加入亮氨酸β-羟基-β-甲基丁酸（HMB）可以显著提高仔猪的胰岛素含量和肌肉组织的蛋白质合成速度，降低血尿素氮含量和肌肉组织蛋白降解速度，从而提高氮素养分的利用率， 促进肌肉生长，效果甚至优于亮氨酸，HMB添加量小于亮氨酸。对血液和肌肉组织的游离氨基酸谱的分析发现，在低蛋白饲料中添加HMB不会导致支链氨基酸比例失衡（Journal of Functional Foods，2019，时事通讯的作者）。以上研究表明，低蛋白籽粒平衡支链氨基酸的比例可以起到亮氨酸作为营养受体信号分子的重要生理功能，发现HMB可作为猪低蛋白饲料中亮氨酸的替代品，降低饲料成本，同时提高氮素养分的利用率， 具有重要的应用价值。
4.发现肌肌素和脂肪细胞因子可以作为重要的媒介，参与细胞之间的"对话"，调节肌肉与脂肪组织的比例，最终提高胴体和肉的质量。
上述研究还表明，支链氨基酸，特别是亮氨酸，调节肌肉组织和脂肪组织之间的能量分布，但肌肉细胞和脂肪细胞之间"对话"的机制尚不清楚。申请人以肌细胞因子IL-15和脂肪细胞因子Chemerin为切入点，发现猪肌肉细胞与脂肪细胞共培养分化阶段，肌细胞因子IL-15表达向上，抑制脂肪细胞的分化，早期分化阶段调节基因c/EBPβ表达降低，脂肪细胞因子瘦素分泌减少，而PI3K/Akt和ERK1/2信号通路被激活， 确认猪肌肉细胞因子IL-15参与肌肉细胞和脂肪细胞的互调（生物学报告，2014年，通讯作者;FASEB杂志，2015年，第一作者），还发现在肌肉组织不同生理阶段的仔猪中肌细胞因子IL-6和IL-15的表达水平存在差异（动物营养，2015年，通讯的作者;动物科学杂志，2016年，第一作者），发现Chemerin通过激活ERK1 / 2和mTOR信号通路来抑制分化以促进肌肉细胞的增殖，证实脂肪细胞分泌的脂肪细胞因子通过自我分泌或侧面分泌作用于肌肉细胞（Cytokine，2012，通讯作者）;此外，喂养营养素调节猪皮下脂肪组织，背部肌肉和肝脏组织中主要脂肪细胞因子和肌细胞因子的表达水平（分子和细胞内分泌学，2013年，通讯作者）。研究结果共同表明，肌细胞因子和脂肪细胞因子作为调节肌肉细胞与脂肪细胞之间相互作用的有效介质，参与调节猪体内脂肪组织的比例，以改善机体的性状和整体能量代谢，也为下一步的研究指明了方向。
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