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2019“颐和”青年创新奖
孙鹏博士
农业农村部动物营养与饲料学重点实验室推荐青年学者
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员
人物简介

博士,研究员,博士生导师。2008年获得中国农业大学动物营养与饲料科学专业博士学位。现就职于中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,从事奶牛胃肠道营养代谢与优质乳生成机制研究。2015年入选中组部 “万人计划”青年拔尖人才;2017年入选中国农业科学院农科英才领军人才B类。美国奶业科学学会(ADSA)会员,中国畜牧兽医学会动物营养学分会理事。主持国家高层次人才特殊支持计划、国家自然科学基金等项目。发表论文80余篇,其中SCI收录论文35篇,其中以第一或通讯作者发表SCI 19篇,他引373次;出版著作2部。研究成果获吉林省科学技术进步一等奖1项(第10),通过教育部成果鉴定1项。获得神农中华农业科技奖优秀创新团队奖1项(第8)。

成果介绍

重点围绕“日粮-瘤胃-乳腺-乳品质”这一研究主线,在奶牛胃肠道营养代谢与优质乳生成机制方面开展了系统深入的研究,获得了一些有意义的结果和结论,主要包括:

明确了我国优质粗饲料缺乏是引起牛奶品质偏低的根本原因;从瘤胃微生物及代谢角度,揭示了秸秆低质粗饲料影响乳品质的内在机制。针对我国优质粗饲料短缺且蛋白质饲料资源不足的现状,分别设计单一粗饲料和混合粗饲料,单一粗蛋白和混合粗蛋白日粮:MF(苜蓿+玉米青贮,豆粕)、CSA(秸秆,豆粕)和CSB(秸秆,豆粕+棉粕+菜籽粕),据此建立乳蛋白高和低的动物模型。通过饲养试验并检测乳成分发现,饲喂MF日粮的奶牛乳蛋白含量比CSA和CSB组显著升高。据此论证了我国较发达国家相比生乳标准中乳蛋白与乳脂肪含量偏低的原因是由秸秆粗饲料品质偏低所致。发现不同日粮模式下奶牛瘤胃微生物菌群结构和多样性发生改变,秸秆低质粗饲料(CS)条件下奶牛瘤胃优势细菌主要是乙酸生成菌,而混合粗饲料日粮(MF)条件下奶牛瘤胃优势细菌主要是琥珀酸和丙烯酸代谢相关菌。瘤胃细菌群落多样性的改变,引起瘤胃发酵模式及关键代谢产物的变化。由此摸清了瘤胃发酵参数受不同日粮影响的变化规律。揭示微生物饲料添加剂特异逆转瘤胃发酵模式进而改善乳品质的调控机制,提出提高乳品质的营养调控新策略;揭示了纳豆枯草芽孢杆菌改善瘤胃微生物菌群结构,特异逆转瘤胃发酵模式进而改善乳品质的调控机制,且通过体外试验证实了发挥主要益生作用的为纳豆枯草芽孢杆菌活菌。

从神经内分泌免疫角度,解析了牛乳生成前体物受神经内分泌免疫网络调控的新机制;提出了利用特定营养素提高机体免疫功能,结合疫苗制作技术,为定向改善机体健康和靶向研发免疫乳提供理论基础。采用新型有机硒饲料添加剂改善奶牛抗氧化性能,从而提高奶牛泌乳性能。通过制作脲酶免疫刺激物亚单位疫苗刺激机体免疫应答,免疫奶牛后可减缓瘤胃微生物脲酶活性,为靶向研发免疫乳提供理论基础和科学依据。定向研究乳中优质活性蛋白生成机制,为从源头提升乳品质,靶向研发功能性乳制品提供理论基础。定向研究乳中优质活性蛋白乳铁蛋白的形成机制,建立并优化了奶牛乳腺、牛乳及其制品中乳铁蛋白的定性定量检测方法,受邀撰写了综述论文“乳铁蛋白的主要生理功能及应用”。相关研究成果对于指导我国现有饲料资源的高效利用,靶向性地提升我国牛奶品质具有重要科学价值和指导意义。

成果代表性论文或发明专利

论文1.P. Sun#, J. Wang#, W. Liu, D. P. Bu*, S. J. Liu, K. Z. Zhang. 2017. Hydroxy-selenomethionine: a novel organic selenium source that improves antioxidant status and selenium concentrations in milk and plasma of mid-lactation dairy cows. Journal of Dairy Science. 100: 9602-9610.

蛋氨酸硒羟基类似物:一种新型硒源用于提高泌乳中期奶牛抗氧化性能、牛乳及血浆中硒含量

孙鹏,*1王建,*1刘威,*卜登攀*†‡2刘士杰,§张开展#

中文摘要:本试验旨在比较两种不同硒源(亚硒酸钠,SS;蛋氨酸硒羟基类似物,HMSeBA)对泌乳中期奶牛生产性能、抗氧化性能、血浆及牛乳中硒含量的影响。试验选取50头泌乳天数、产奶量及胎次相近的泌乳中期荷斯坦奶牛,所有奶牛采食相同的硒含量为0.06 mg/kg DM的基础日粮。奶牛按照随机完全区组设计分为5个处理组:对照组(不添加硒);SS添加组(日粮中添加0.3mg of Se/kg of DM;SS-0.3)和HMSeBA添加组(分别添加0.1,0.3和0.5 mg Se/kg DM;SO-0.1;SO-0.3和SO-0.5)。试验期共10周,包括预试期2周。结果表明:除乳脂率外,不同硒源及硒添加量对奶牛干物质采食量、产奶量、乳成分及血液生化指标没有影响。但随着HMSeBA添加量的增加,乳脂率和产奶量呈线性增加,且4%乳脂校正乳和能量校正乳产量也线性升高。与SS-0.3组相比,SO-0.3组奶牛血清中GSH-Px、T-AOC及SOD活性显著提高,MDA含量未发生显著改变。随着HMSeBA添加量的增加,血清中GSH-Px和SOD活性线性增加,MDA含量线性降低。与SS-0.3组相比,SO-0.3组奶牛牛乳和血浆中的总硒含量及牛乳和血浆中硒含量比值增加。随着HMSeBA添加量的增加,牛乳和血浆中的总硒含量也呈线性升高。研究表明与SS相比,HMSeBA可以显著提高奶牛机体的抗氧化能力与牛乳及血浆中的硒含量,说明HMSeBA可以替代SS作为一种有效的新型有机硒源用于泌乳奶牛。

关键词:蛋氨酸硒羟基类似物,奶牛,抗氧化水平,牛乳和血浆中硒含量

所属课题:国家高层次人才特殊支持计划;中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-IAS07)

研究方向:胃肠道营养代谢与优质乳生成研究

论文2.P. Sun, J. Q. Wang*, Y. T. Zhang, S. G. Zhao. 2014. Evaluating the immune responses of mice to subcutaneous immunization with Helicobacter pylori urease B subunit. Journal of Animal Science and Biotechnology. 5:14.

评价小鼠皮下注射幽门螺杆菌脲酶B亚基后的免疫应答

背景:幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)是一种具有强烈脲酶活性的革兰氏阴性细菌病原体,与胃十二指肠疾病的发生有关。脲酶B亚基,是脲酶两个结构亚基之一,在大肠杆菌BL21 (DE3)菌株中也有表达。本研究的目的是评价皮下注射幽门螺杆菌脲酶B亚基对小鼠免疫应答的影响。

方法:小鼠每隔2周皮下注射幽门螺杆菌脲酶B亚基抗原进行免疫,总共注射3次。对照组小鼠使用PBS进行免疫。佐剂组小鼠注射与抗原组相同的含有完全/不完全弗氏佐剂的PBS,但不含幽门螺杆菌脲酶B亚基抗原。最后一次皮下注射四周后,将全部小鼠屠宰。血液样品分别于第0、14、28和56天即免疫、注射和屠宰前进行收集。小鼠屠宰后,立即收集胃液和脾脏进行抗体和细胞因子分析。

结果:脲酶B亚基增加了小鼠血清和肠道内抗脲酶B亚基抗原特异性IgG的浓度,以及脾细胞中IL-4和IFN-γ水平(P<0.05)。

结论:本研究表明,重组脲酶B亚基经皮下注射可诱导小鼠系统和局部免疫应答反应,因此可作为抗幽门螺杆菌疫苗的有效成分。

关键词:抗体,细胞因子,幽门螺杆菌脲酶B亚基,小鼠

所属课题:国家自然科学基金青年基金(31201824);中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-IAS07)

研究方向:胃肠道营养代谢与优质乳生成研究

论文3:王建#,孙鹏#,刘威,卜登攀*,刘士杰,张开展.不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛生产性能、抗氧化性能及营养物质表观消化率的影响.动物营养学报,2017,29(4):1175-1182.

论文4:郝丽媛,马峰涛,魏婧雅,孙鹏*,张开展.不同锌源对新生犊牛生长性能、血清激素指标及免疫功能的影响. 动物营养学报,2018,30(8):3026-3032.

出版著作

1、 专著:大豆球蛋白引起仔猪过敏反应及其缓解机制研究,中国农业科学技术出版社,2018,ISBN978-7-5116-3632-4,主编;

2、 编著:犊牛饲养管理关键技术,中国农业科学技术出版社,2018,ISBN 978-7-5116-3610-2,主编。

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