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2020“颐和”青年奖 候选名单
农业农村部动物营养与饲料学科群重点实验室下属单位推荐青年学者
周振明博士
农业农村部饲料安全与生物学效价重点实验室
中国农业大学动物科技学院副教授,博士生导师
人物简介

男,中国农业大学动物科技学院副教授,博士生导师,国家肉牛牦牛产业技术体系岗位专家(饲料加工与利用岗位);中国林牧渔业经济学会肉牛专业经济委员会副秘书长;全国草牧业形势分析专家组成员。

研究方向:

肉牛营养需要与营养价值评定;肉牛胃肠道微生物生态调控与机体健康。

研究工作经历:

2005/06-今,中国农业大学动物营养与饲料科学系;2015年荷兰瓦赫宁根大学访问学者; 2009年美国俄亥俄州立大学访问学者。主持国家自然基金课题4项,主持政府购买服务项目1项,主持十三五国家重点研发项目课题1项,主持公益性行业(农业)科研专项课题1项,主持农业农村部项目3项。主译NRC第八版《肉牛营养需要》;授权国家发明专利6项,以第一或通讯作者在Journal of Animal Science,Frontiers in Microbiology,Applied Microbiology and Biotechnology,Bioresource Technology等期刊接收或发表SCI论文20篇,中文核心期刊论文15篇。

成果介绍

1、肉牛营养需要与饲料营养价值评定

初步建立了中国肉牛营养需要模型。主译NRC《肉牛营养需要》第八版,2018年7月科学出版社出版(ISBN978-7-03-057290-5)。并根据我国肉牛生产的实际情况、饲草料资源状况,评价我国肉牛饲草料资源,利用非常规饲料生产优质健康牛肉的技术体系。以当地秸秆、酒糟、桑叶和竹笋壳等副产品为原料,通过营养平衡配方理论和微生物发酵等工艺制成饲料饲喂肉牛,降低了肉牛的饲料成本(Journal of Animal Science,2019;Animal,2019; Journal of animal science and biotechnology,2014 );建立了基于饲料养分生物学评价的肉牛营养需要模型,通过瘤胃能氮同步化达到瘤胃微生物蛋白质合成的优化。推进了肉牛营养需要由静态评价向动态评价的转变(Scientific Reports,2019,Animals,2019)。

 

2、肉牛瘤胃及后消化道微生态系统的调控与动物健康

利用多组学技术研究瘤胃微生物的相互作用机制以及与宿主的关系。主持4项国家自然基金,硫化氢诱导瘤胃上皮粘膜损伤和细胞炎性反应的机制(No:31672449);丙酸对早期断奶犊牛瘤胃上皮发育的影响及其机理研究(No:31372335);小肠营养吸收和黏膜免疫差异影响肉牛剩余采食量的分子机制(No:31372335);硝态氮抑制瘤胃甲烷生成的机制(No:31101738)。证实硝态氮的添加不仅使瘤胃发酵的甲烷产量减少,而且瘤胃微生物蛋白质合成量提高,通过厌氧培养的方法筛选出还原硝态氮的细菌区系。从理论水平上,阐明了瘤胃微生物还原硝态氮的根本原因。阐明了瘤胃微生态系统的多样性和复杂性,并提出减少甲烷排放、利用非蛋白氮提高动物生产性的可能性。通过在肉牛的饲料中通过添加瘤胃调控物质,例如酵母添加物、丙酸盐、植物提取物等等,保证了瘤胃功能的正常,提高了动物的生产性能。结果揭示了瘤胃调控物质不仅改变了瘤胃发酵的类型,而且微生物区系也发生了改变(Applied Microbiology and Biotechnology,2017;Plos One,2017;Asian-Australasian journal of animal sciences 2017;Bmc Microbiology,2017;PLoS ONE,2016;)。研究了牦牛在不同饲喂模式下,瘤胃微生态区系及营养物质代谢的变化(Frontiers in microbiology,2017;Frontiers in microbiology,2019)。上述研究成果对阐明细菌、真菌和原虫之间的相互作用机理,认识微生物与宿主相互协同和共生的分子机理方面起到了一定的推动作用。

 

3、肉牛产业链关键技术的开发与应用

在国家倡导健康畜牧业和生态农业背景下,提出了肉牛健康养殖与质量安全标准化建设,并推行肉牛养殖的合理利用模式。担任国家肉牛牦牛产业技术体系岗位专家(CARS-37),负责肉牛饲料加工与利用。主持农业农村部政府购买项目农牧交错带牛羊牧繁农育关键技术集成示范项目(No:16190050),项目涉及8个省或自治区,33家科研单位和示范企业。统筹考虑农牧交错种养规模和资源环境承载力,优化养殖业空间布局,推进草食畜牧业结构调整,促进牛羊等草食畜牧业发展。2019年编写的国家行业标准《肉用母牛体况评分》和《饲料用蒸汽压片玉米》已进入终审阶段;这将对于肉牛产业的健康发展具有一定的推动作用。

成果代表性论文或发明专利

代表性成果1:

Chen, W.B., Zhang, S., Li, Y., Wu, H., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019. Steam-exploded sugarcane bagasse as a potential beef cattle feedstock: effects of different pretreatment conditions. Journal of Animal Science, 97(6), 2414-2423.

题目:汽爆甘蔗渣作为一个潜在的肉牛饲料原料:不同预处理条件对其营养价值的影响

摘要:甘蔗渣,一种通过制糖生产的木质纤维素生物质,由于经济原因很少被直接利用。然而,预处理这种生物质可以使它作为肉牛的饲料原料。因此,本研究不同汽爆条件的甘蔗渣,使用体外发酵技术,扫描电子显微镜,以及化学分析消化率分析其营养价值。未经处理的样品和经过6 种不同预处理的样品的体外孵育在0.6到1.6 MPa的压力下以0.2 MPa的间隔进行5分钟的96小时。结果表明,在蒸汽爆炸预处理中增加压力会导致半纤维素降解并增加可溶性糖含量,特别是对于阿拉伯糖(L; P <0.01)和木糖含量(Q; P <0.01)。体外孵育表明:与未处理的相比,甘蔗渣,产气和降解速率蔗渣线性提高(L; P <0.01)所有处理之后。在蒸汽压力高于1.0 MPa时,滞后时间消失了,在1.4 MPa下进行5分钟的预处理可获得最大的产气量。此外,预处理的蔗渣通过蒸汽爆炸增强(Q:P <0.01)二次估算的能量值和OM消化率。因此,目前的结果表明,甘蔗 渣可被有效地用作潜在 牛肉 的牛 原料蒸汽爆炸后的预处理。

关键字:蔗渣 ; 饲料; 天然气生产;蒸汽爆炸

所属课题:国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS-37)

研究方向:肉牛营养需要与饲料营养价值评定;

 

代表性成果2:

Liu, C., Li, D.Y., Chen, W.B., Li, Y., Wu, H., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019a. Estimating ruminal crude protein degradation from beef cattle feedstuff. Scientific Reports, 9.

题目:估计肉牛饲料中瘤胃粗蛋白的降解

摘要:利用体内外实验方法对我国常用的12种饲料的瘤胃粗蛋白降解进行了评价。体内净蛋白利用率水平的玉米、高粱、大麦、小麦、中国野生黑麦草、玉米秸秆、稻草、大豆秸秆,大豆粉,DDGS,啤酒的谷物,和向日葵粕是52.57,49.68,65.38,72.58,82.41,72.26,68.57,76.95,54.75,56.27,29.03和41.88%,分别。NH3-N掺入微生物蛋白与孵育(6、12、24 h)后产气量的线性回归显著(r = 0.9948, P < 0.001, r = 0.9874, P < 0.01, r = 0.9912, P < 0.01)。基于线性回归方程,我们估算了体外蛋白降解率(IVPD),并建立了IVPD与NPU的回归方程。IVPD之间的线性回归方程和转专业后6 h孵化的能量,蛋白质,和粗粮饲料组Y = x 0.5633 + 33.20 (R2 = 0.8517, P < 0.05), Y = x 0.8482 + 34.81 (R2 = 0.8650, P < 0.05), x和Y = 1.6295 - 17.70 (R2 = 0.909, P < 0.05),分别。体外产气法可用于饲料中蛋白质降解的测定。

关键字:肉牛,粗蛋白,体内净蛋白利用率,体外产气量,蛋白降解率

所属课题:国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS-37)

研究方向:肉牛营养需要与饲料营养价值评定;

 

代表性成果3: 

Liu, C., Wu, H., Liu, S.J., Chai, S.T., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019b. Dynamic Alterations in Yak Rumen Bacteria Community and Metabolome Characteristics in Response to Feed Type. Frontiers in Microbiology, 10.

题目:不同饲料类型对牦牛瘤胃细菌群落动态变化及代谢特征的影响

摘要:目前关于牦牛瘤胃中瘤胃细菌群落与代谢产物之间关系的认识还很有限。这是由于牦牛和其他普通牛在营养和代谢特性上的差异。对瘤胃代谢物的组成和变化进行综合分析是现代牦牛养殖业发展的需要。本研究采用16S rRNA基因测序和液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)分析了饲料类型对牦牛瘤胃液体微生物群和代谢产物的影响。拟杆菌门和厚壁菌门是牦牛瘤胃的主要细菌门。在属水平,细菌性的的相对丰度BS11肠道组织Prevotellaceae - 003,Ruminococcaceae - 011,细菌性的RF16和Ruminococcaceae - 010显著(P < 0.01)高于粗饲料组。在精料组,。拥有更高比例的细菌性的S24-7,Ruminococcaceae NK4A214, Succiniclasticum和瘤胃球菌属。牦牛瘤胃代谢组学分析结合富集分析显示,饲料类型改变瘤胃代谢产物的浓度以及代谢模式,并显著(P < 0.01)的浓度影响瘤胃代谢产物参与蛋白质消化吸收(如精氨酸、鸟氨酸,苏氨酸,L-proline和β-alanine),嘌呤代谢(如黄嘌呤、次黄嘌呤,脱氧腺苷和脱氧腺苷单磷酸)和脂肪酸生物合成(如硬脂酸、肉豆蔻酸和花生四烯酸)。微生物与代谢物特征的相关性分析为我们全面了解微生物群落的组成和功能提供了依据。利用或生产之间的联系已被广泛确定受影响的微生物群和某些代谢物,这些发现将有助于今后牦牛的研究方向。

关键词:饲料类型;代谢组学;微生物群;瘤胃;牦牛

所属课题:国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS-37)

研究方向:肉牛瘤胃及后消化道微生态系统的调控与动物健康

 

代表性成果4: 

Zhao, L., Q. Meng, Y. Li, H. Wu, Y. Huo, X. Zhang, and Z. Zhou. 2018. Nitrate decreases ruminal methane production with slight changes to ruminal methanogen composition of nitrate-adapted steers. Bmc Microbiol 18(1):21.

题目:硝态氮能够降低瘤胃甲烷产量,但对瘤胃产甲烷细菌的组成量影响不大

摘要:背景:研究了硝态氮对瘤胃甲烷产量、产甲烷量和组成的影响。分别以0% (0NR)、1% (1NR)、2% (2NR)硝酸盐(干物质基础)饲粮喂养6只瘤胃瘘管利木赞×晋南牛。两周后取瘤胃液进行体外产甲烷量、产甲烷菌丰度及组成测定。结果:结果表明,硝态氮在6 h、12 h和24 h时显著降低了离体瘤胃甲烷产量(P < 0.01;P < 0.01;P = 0.01)。1NR和2NR方案的产甲烷菌数量分别减少4.47%和25.82%。但各处理间无显著性差异。硝酸盐对甲烷菌群落的多样性和多样性也无显著影响。但是,产甲烷菌属的相对丰度发生了很大的变化。Methanosphaera (PL = 0.0033)和Methanimicrococcus (PL = 0.0113)丰度随硝化量的增加呈线性增长,而Methanoplanus丰度显著下降(PL = 0.0013)。本研究中发现的最不常被发现的Methanoculleus属的种群数量在添加硝酸盐后呈二次增长,从0%增长到2% (PQ = 0.0140)。结论:相关分析发现,甲烷还原度与甲烷菌、甲烷平面菌丰度显著相关,与甲烷菌、甲烷微球菌丰度呈负相关。

关键词:Hiseq测序;甲烷;产烷细菌多样性; 硝态氮

所属课题:硝态氮抑制瘤胃甲烷生成的机制(No:31101738)

研究方向:肉牛瘤胃及后消化道微生态系统的调控与动物健康

 

代表性成果5:

 

书名:NRC《肉牛营养需要》第八版,2018年7月科学出版社出版(ISBN978-7-03-057290-5)

简介:《肉牛营养需要》第8版通过总结覆盖肉牛不同生长阶段和不同生产类型的所有有关肉牛营养需要的科学文献,对1996 年第7 次修订版和2000 年更新版《肉牛营养需要》的内容进行更新。涉及的特定营养物质包括氨基酸、脂类、矿物质、维生素和水,而关于肉牛营养中能量体系的更新,被认为是一个具有特别必要性的进展。关于饲料原料组成、矿物质添加物、肉牛常见饲料添加剂,以及一些副产品(特别是那些生物燃料工业的副产品)作为肉牛饲料的信息的总结,是本书新增加的重要部分,这些更新或修订的内容看来很有必要。新的数据还包括营养物质代谢(瘤胃和瘤胃后)、降低粪便营养损失和减少温室气体排放的饲喂策略考虑等。关于肉牛营养质量、饲料安全及未来值得研究领域的讨论,在新版中同样作为重要的内容;此外,新版本还更新了用于计算肉牛营养需要的计算机模型。新版《肉牛营养需要》的容量显著增加,特别是在先前版本基础上增加了新的主题和产业相关内容的论述。在过去系列版本的基础上,新版在下列内容上有了显著增加:肉牛生产系统、质量与安全;反刍动物解剖与消化;碳水化合物;脂类;改变消化与代谢的某些化合物;营养与环境,以及副产品饲料原料等。此外,新版本对先前版本的章节内容也进行了大量更新和扩充,以期提供用以对营养物供应与代谢的各个方面进行模型化的最新预测公式,并对新的和已有的预测公式进行评估。

所属课题:国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS-37)

研究方向:肉牛营养需要与饲料营养价值评定;

 

成果6——科技论文:

第一作者或通讯作者SCI论文

1. Chen, W.B., Zhang, S., Li, Y., Wu, H., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019. Steam-exploded sugarcane bagasse as a potential beef cattle feedstock: effects of different pretreatment conditions. Journal of Animal Science, 97(6), 2414-2423.

2. Liu, C., Li, D.Y., Chen, W.B., Li, Y., Wu, H., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019a. Estimating ruminal crude protein degradation from beef cattle feedstuff. Scientific Reports, 9.

3. Liu, C., Wu, H., Liu, S.J., Chai, S.T., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2019b. Dynamic Alterations in Yak Rumen Bacteria Community and Metabolome Characteristics in Response to Feed Type. Frontiers in Microbiology, 10.

4. Wu, H., Meng, Q., Zhou, Z., Yu, Z. 2019. Ferric citrate, nitrate, saponin and their combinations affect in vitro ruminal fermentation, production of sulphide and methane and abundance of select microbial populations. Journal of Applied Microbiology, 127(1), 150-158.

5. Liu, Yue; Ren, Xiaoxuan; Wu, Hao; Meng, Qingxiang; Zhou, Zhenming. 2019. "Steam Explosion Treatment of Byproduct Feedstuffs for Potential Use as Ruminant Feed." Animals 9, no. 9: 688.

6. Wu, H., Z. Zhou, Y. Yang, and Q. Meng. 2019. Effect of steam explosion of oil palm frond and empty fruit bunch on nutrient composition and ruminal fermentation characteristics. Tropical animal health and production. DOI: 10.1007/s11250-019-02117-4

7. He L., Wu H., Meng Q., Zhou Z. (2018): Growth performance, carcass traits, blood parameters, rumen enzymes, and fattening earnings of cattle fed corn silage/corn stalk silage based finishing diets. Czech J. Anim. Sci., 63: 483-491.

8. Zhao, L.P., Meng, Q.X., Li, Y., Wu, H., Huo, Y.L., Zhang, X.Z., Zhou, Z.M. 2018. Nitrate decreases ruminal methane production with slight changes to ruminal methanogen composition of nitrate-adapted steers. Bmc Microbiology, 18.

9. He, L., Yang, J., Chen, W., Zhou, Z., Wu, H., and Meng, Q. (2018a). Growth performance, carcass trait, meat quality and oxidative stability of beef cattle offered alternative silages in a finishing ration. Animal 12(3), 657-666. doi: 10.1017/s1751731117001902.

10. He, L.W., Wu, H., Wang, G.G., Meng, Q.X., and Zhou, Z.M. (2018b). The effects of including corn silage, corn stalk silage, and corn grain in finishing ration of beef steers on meat quality and oxidative stability. Meat Science 139, 142-148. doi: 10.1016/j.meatsci.2018.01.023.

11. Zhang, X.Z., Chen, W.B., Wu, X., Zhang, Y.W., Jiang, Y.M., Meng, Q.X., Zhou, Z.M. 2018. Calcium propionate supplementation improves development of rumen epithelium in calves via stimulating G protein-coupled receptors. Animal, 12(11), 2284-2291..

12. He, L., Wu, H., Chen, W., Meng, Q., & Zhou, Z. (2017). Influence of Sulfur on the Fermentation Characteristics of Corn Distiller’s Dried Grains with Solubles in In Vitro Culture. Czech Journal of Animal Science, 62(10), 417-425.

13. Zhang, X., Wu, X., Chen, W., Zhang, Y., Jiang, Y., Meng, Q., & Zhou, Z. (2017). Growth performance and development of internal organ, and gastrointestinal tract of calf supplementation with calcium propionate at various stages of growth period. PloS one, 12(7), e0179940.

14. Li, Y., Meng, Q., Zhou, B., & Zhou, Z. (2017). Effect of ensiled mulberry leaves and sun-dried mulberry fruit pomace on the fecal bacterial community composition in finishing steers. BMC microbiology, 17(1), 97.

15. Zhou, Z., Meng, Q., Li, S., Jiang, L., & Wu, H. (2017). Effect of urea-supplemented diets on the ruminal bacterial and archaeal community composition of finishing bulls. Applied Microbiology and Biotechnology, 1-12.

16. Zhou, Z., Fang, L., Meng, Q., Li, S., Chai, S., Liu, S., & Schonewille, J. T. (2017). Assessment of Ruminal Bacterial and Archaeal Community Structure in Yak (Bos grunniens). Frontiers in microbiology8.

17. Yao, Q., Li, Y., Meng, Q., & Zhou, Z. (2017). The effect of calcium propionate on the ruminal bacterial community composition in finishing bulls. Asian-Australasian journal of animal sciences30(4), 495.

18. Niu, Y., Meng, Q., Li, S., Ren, L., Zhou, B., Schonewille, T., & Zhou, Z. (2016). Effects of Diets Supplemented with Ensiled Mulberry Leaves and Sun-Dried Mulberry Fruit Pomace on the Ruminal Bacterial and Archaeal Community Composition of Finishing Steers. PloS one, 11(6), e0156836.

19. Zhao, L.P., Meng, Q.X., Ren, L.P., Liu, W., Zhang, X.Z., Huo, Y.L., Zhou, Z.M. 2015. Effects of Nitrate Addition on Rumen Fermentation, Bacterial Biodiversity and Abundance. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 28(10), 1433-1441.

 

第一作者或通讯作者中文核心期刊

1. 李悦铭,陈勇,孟庆翔,吴浩,周振明.不同浓度甲酸丙酸混合添加剂对全株小麦青贮品质的影响[J].中国畜牧杂志,2019,55(08):77-84.

2. 刘月,王国艮,吴浩,孟庆翔,宋恩亮,成海建,周振明.全株青贮玉米品种对其发酵品质及营养价值的影响[J].草业学报,2019,28(06):148-156.

3. 李岩,丁耿芝,姚倩倩,吴浩,孟庆翔,周振明.活性酵母添加对饲喂不同精粗比日粮肉牛血浆代谢组的影响[J].中国畜牧兽医,2019,46(01):89-100.

4. 刘月,周振明,王国艮,吴浩,孟庆翔,杨军香,罗峰,孙守钧.不同玉米品种全株青贮品质及营养价值的比较分析[J].中国畜牧兽医,2018,45(11):3043-3050.

5. 陈勇,刘月,吴鑫,吴浩,周振明.甲酸在青贮饲料中的应用研究[J].现代畜牧兽医,2018(01):15-19.

6. 曹娜,张亚伟,吴浩,孟庆翔,周振明.丙酸盐在反刍动物中的应用[J].中国畜牧兽医,2017,44(12):3519-3524.

7. 李岩,孟庆翔,陈万宝,刘畅,周振明.应用CNCPS方法和体外产气法研究豆腐渣饲料的营养价值[J].中国畜牧兽医,2017,44(05):1355-1362.

8. 李岩,杨军香,孟庆翔,刘畅,陈万宝,周振明.应用CNCPS法和体外产气法评价苹果渣作为反刍动物非粮饲料的潜力[J].中国畜牧兽医,2017,44(04):1001-1008.

9. 王国艮,吴鑫,孟庆翔,周振明.运输应激对反刍动物机体功能及肉品质影响的研究进展[J].中国畜牧兽医,2017,44(03):755-760.

10. 刘畅,孟庆翔,周振明.拉曼光谱技术在肉品质评价中的应用[J].中国畜牧杂志,2017,53(02):10-14.

11. 周涛,陈万宝,孟庆翔,周振明,任丽萍.秸秆蒸汽爆破技术在畜牧生产中的应用研究进展[J].中国畜牧兽医,2016,43(09):2352-2357.

12. 李岩,周振明.反刍动物甲烷生成调控的研究进展[J].中国畜牧杂志,2015,51(S1):125-128.

 

成果7——专利成果

发明专利+一种快速测定饲料纤维含量的装置+任丽萍,孟庆翔,周振明,解祥学+中国农业大学

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