中国科学院金属研究所，中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室
导言：2022年是党的“二十大”召开之年，也是实施“十四五”规划关键之年。站在历史的重要时刻，低碳绿色高质量发展对动物营养与饲料学科自主创新吹响了新的集结号。推进动物营养学术交流，助力青年学者成长，是“颐和青年奖活动”恒久的宗旨，近期本活动将陆续呈现2022颐和青年学者们近几年来的科技创新成果。在此，感谢山东龙昌集团对本次活动的大力支持。
万丹 副研究员
农业农村部中南动物营养与饲料科学观测实验站推荐青年学者
中国科学院亚热带农业生态研究所副研究员
01
个人简介
▪研究方向：猪微量元素营养与代谢
万丹，博士，申请人围绕猪微量元素营养与代谢，研究了不同剂型微量元素的营养调控机制，阐明了猪微量元素与氨基酸、脂肪酸代谢的昼夜节律及调控作用，揭示了日粮铜、铁过量对宿主先天性免疫及微生物耐药性形成的影响，系统比较了无机铁和氨基酸螯合铁对母仔猪的生物学效应，创建了微量元素生物有效性评估和质量控制方法。以第一或通讯作者发表SCI论文29篇，其中JCR 1区或2区期刊论文14篇、TOP期刊论文8篇，发表CSCD论文3篇，参编著作1部，制定湖南省地方推荐标准3项，登记计算机软件著作权2项，获授权国家专利6项，申请专利4件。
02
科技创新成果
1、从微量元素代谢调控的角度，结合猪生物节律和代谢特征，初步阐明了仔猪血清微量元素的日间动态代谢规律，创建了基于日间节律的“动态补铁”饲喂模式和应用技术。
生物节律是哺乳动物为适应自然界昼夜变化而表现出的24-h周期性规律。仔猪微量元素代谢的生物节律变化尚未见报道。申请人通过监测仔猪日间微量元素代谢发现，铜、铁、锰和锌四种元素中，生物节律对仔猪铁吸收和代谢调控最为显著，Fe2+吸收、转运和代谢、以及血清铁浓度均呈现日间节律变化（BBRC, 2017, 通讯作者）。随后，通过研究仔猪铁代谢失衡下生物钟基因表达调控，发现铁缺乏和过载均可下调生物钟基因表达，干扰仔猪生物节律和脂代谢（Biol Rhythm Res, 2018, 通讯作者）。因此，申请人创新了基于生物节律的“动态铁饲喂”模式和应用技术，该技术显著提高了仔猪肝脏组织的铁储备（J Sci Food Agr. 2020, 通讯作者），对提高仔猪微量元素铁的吸收利用效率、减少饲料微量元素铁的使用、改善动物生长性能等具有较高的应用价值。
2、针对仔猪饲料中铜过量添加的现象，系统研究了铜过载对仔猪肝脏氧化应激、肠道微生物组成及其耐药性传播的影响，初步阐明了高铜作用下氧化应激和菌群失衡的发生机制，为仔猪饲料“减铜”提供了科学依据。
药理剂量硫酸铜具有抗腹泻、促生长作用，高剂量铜曾被作为仔猪饲料添加剂推广使用。考虑到饲料中高铜引起的养殖环境污染问题，高铜日粮已被农业农村部限制使用，但目前尚缺乏仔猪阶段铜营养参数参考范围。申请人从仔猪健康和环境耐药传播角度，结合综合法分析，揭示了不同铜浓度的日粮仔猪肝脏铜、锌元素浓度、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、脂质过氧化氢酶、肝脏抗氧化应激等指标的剂-效变化规律（J Trace Elem Med Bio, 2020, 通讯作者），同时揭示了仔猪回肠、盲肠微生物组成变化，发现高铜（200 mg/kg 饲料）日粮下大肠杆菌丰度显著升高，大肠杆菌对氯霉素和环丙沙星的耐药率增加（Front Microbiol, 2019, 通讯作者）。在上述基础上，确定了仔猪铜（≤25 mg/kg）为不影响仔猪健康和肠道微生物菌群的“安全剂量”，并写入湖南省地方标准（DB 43/T 1932-2020），在湖南省大中型微量元素添加剂企业和饲料企业推广应用。
3、针对新生仔猪缺铁贫血的问题，从妊娠母猪和仔猪着手，系统阐明了妊娠母猪铁营养调控、仔猪补铁方式对改善仔猪铁代谢失衡的防控作用，比较了不同铁浓度和剂型的体内外生物学效应，建立了不同剂型微量元素体外生物有效性评价方法。
新生仔猪“铁缺乏”和注射补铁引后“铁过载”是养猪生产中最为突出且尚未解决的技术难题。申请人通过拟合不同妊娠日龄母猪血红蛋白参数和繁殖性能指标，揭示了母猪铁营养水平与仔猪初生重的二次曲线关系（JAS, 2022, 通讯作者），发现了妊娠期适量补铁可显著提高胎盘铁沉积、窝重和胎儿重（J Trace Elem Med Bio, 2022, 通讯作者）。同时，申请人采用注射补铁构建仔猪铁过载模型，发现注射补铁一方面可通过调控酪氨酸和苯丙氨酸代谢、胆汁酸合成与分泌、类固醇合成和尿素循环等，促进仔猪的生长发育（Animals, 2020, 通讯作者），另一方面可通过引起肝脏铁过载、上调血清hepcidin水平，引起仔猪氧化/抗氧化失衡、炎性反应和免疫功能抑制（Biol Trace Elem Res, 2019, 通讯作者）。饲粮中铁的添加浓度对生长猪的生长性能、肠道屏障功能、杯状细胞数量和氨基酸回肠表观消化率影响显著（JAS, 2021, 通讯作者）。饲料中添加有机铁（Fe-CGly）可显著提高胎盘铁沉积，改善母猪繁殖性能，特别是仔猪初生重（Animal, 2018, 第一作者）。通过上皮细胞Transwell模型比较了不同剂型微量元素及其配体的协同转运效率，解析了CGly作为有机铁配体调控母仔猪营养的分子机制（ZL 201910565279.0 授权; Food & Function, 2020, 第一作者）。上述研究成果为妊娠母猪铁精准营养调控、新型有机微量元素开发和应用提供了数据支撑。
03
科技创新情况
青年学者推荐汇总
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6、南京农业大学 邢通副研究员
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