飼料之王如何突破高蛋白瓶頸
“玉米是保障糧食安全的重要作物。如何確保玉米自給率在90%以上，意義重大。”近日，中國農(nóng)業(yè)科學院（以下簡稱農(nóng)科院）黨組書記張合成在該院聯(lián)合攻關重大科研任務“高蛋白玉米新品種培育”啟動會上指出，玉米聯(lián)結著種植業(yè)和畜牧業(yè)，影響著糧食和畜禽產(chǎn)品的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。
該科研任務首席專家張春義告訴《中國科學報》，玉米是動物飼料的主要組成原料，其營養(yǎng)品質(zhì)直接影響畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，是畜牧業(yè)發(fā)展水平的重要關鍵因素。
然而，目前我國飼料專用玉米新品種缺乏、支撐畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展能力不足。為此，中國農(nóng)科院生物技術研究所聯(lián)合相關團隊，圍繞高蛋白玉米新品種培育合力攻關。這對提高飼料營養(yǎng)品質(zhì)、降低飼料中豆粕使用量、提升我國種業(yè)國際競爭力、推動我國飼料業(yè)和畜牧養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。
飼料之王的軟肋
玉米是飼料之王。2019年，我國玉米產(chǎn)量達到2.61億噸，其中近70%的玉米用于畜禽飼料加工，其余用于工業(yè)原料加工、食用消費和種用等。
在普通飼料中，蛋白需要達到11%~18%才能滿足畜禽的營養(yǎng)需求。因此，盡管畜禽精飼料中50%以上為玉米，但由于其蛋白質(zhì)含量僅為8.5%左右，所以必須在飼料中添加蛋白質(zhì)含量高的豆粕等進行蛋白補充。
而我國大豆等飼料蛋白嚴重依賴于進口。張春義說，從2019年飼料蛋白進口數(shù)據(jù)來看，大豆進口8800多萬噸，每噸大豆金額均在3000元以上。此外還有豆粕、豆餅以及苜蓿進口，主要用于滿足我國飼料工業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)的需要。
農(nóng)科院北京畜牧醫(yī)學研究所研究員卜登攀說，當前，我國畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中面臨著飼料資源短缺，尤其是蛋白質(zhì)飼料資源短缺的重大需求問題。
根據(jù)一些國際研究，在動物型蛋白需求增大的背景下，從畜產(chǎn)品每生產(chǎn)單位蛋白質(zhì)所需的土地面積來看，奶牛養(yǎng)殖被公認為是最節(jié)糧、最經(jīng)濟和最高效的畜牧業(yè)。
我國奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；潭仍诓粩嗵嵘瑔萎a(chǎn)水平也由2014年的全國平均單產(chǎn)約5噸半上升到2019年底的約8噸。“因此，奶牛養(yǎng)殖業(yè)對優(yōu)質(zhì)畜草料的需求是非常大的。”卜登攀說。
“實際上，玉米在飼料中不僅依靠淀粉提供能量，也提供一部分蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)也能提供約10%的能量。”卜登攀說，普通玉米有40%~45%為籽粒，剩余部分為秸稈。如果玉米全株可飼用，既能提供蛋白質(zhì)和能量，還能提供纖維素，維持奶牛健康。“將來是解決優(yōu)質(zhì)飼草不足的主要方面，也可以支撐奶牛養(yǎng)殖的重要發(fā)展。”
高蛋白玉米的開發(fā)是降低豆粕等傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料用量的有效手段。
因此，“這個任務是以滿足動物生長的營養(yǎng)需求為出發(fā)點、以培育高蛋白玉米新品種為技術核心，構建包括種質(zhì)資源篩選創(chuàng)制到飼料配方研制在內(nèi)的一個完整技術創(chuàng)新鏈。目的就是要提高我國飼料蛋白的供給能力，針對不同情況實現(xiàn)全部或者是部分的玉米蛋白替代，從而促進我國的畜牧養(yǎng)殖業(yè)健康快速發(fā)展。”張春義說。
據(jù)農(nóng)科院飼料研究所研究員刁其玉介紹，如果玉米蛋白水平從8.5%提高到12%，奶牛日糧可以降低30%豆粕用量，肉羊日糧可降低50%豆粕用量。這對保證我國畜牧業(yè)安全發(fā)展具有重要意義。
而卜登攀估計，如果玉米蛋白質(zhì)含量從8.5%提升到12%，全株青貯玉米的評價指數(shù)能夠提高1.26%，這將大大提升牛奶質(zhì)量。
蛋白質(zhì)含量的目標
在這樣一個總體思路指導下，該科研任務確立了兩類攻關目標。
張春義介紹，在突破性品種方面，第一代玉米產(chǎn)品的蛋白含量有望達到12%左右。再經(jīng)過兩年努力，有望提高到13%左右。
在關鍵性技術方面，要形成針對不同玉米主產(chǎn)區(qū)、品種的標準化、規(guī)范化高效豐產(chǎn)栽培模式；要提出低豆粕或無豆粕的日糧配置方案，從而有效實現(xiàn)蛋白替代。
張春義強調(diào)，有三個重要關鍵問題需要加以解決：要建立高效精準高蛋白飼料專用玉米的分子設計育種技術體系，創(chuàng)制優(yōu)良的骨干自交系并培育新型雜交種；要明確蛋白營養(yǎng)品質(zhì)提升與環(huán)境因素、資源效率的協(xié)同機制，并建立起針對我國玉米主產(chǎn)區(qū)的豐產(chǎn)栽培標準化技術體系；要建立高蛋白飼料專用玉米動物營養(yǎng)評價技術體系，并開發(fā)反芻動物或者單胃動物的新型飼料配方及飼喂技術。
因此，針對資源篩選創(chuàng)制、遺傳育種、高效栽培、動物營養(yǎng)評價以及新型飼料配方研制五個技術環(huán)節(jié)，分別有五支創(chuàng)新團隊開展聯(lián)合攻關。
“我們有信心完成上述既定任務，主要是基于已經(jīng)取得的前期工作進展。”張春義團隊在海南南繁基地長期研究玉米功能基因組和優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)制。
目前，他們已經(jīng)選育出一些蛋白水平達12%左右的新組合，篩選創(chuàng)制出幾十份蛋白含量達13%~17%的玉米種質(zhì)材料，開發(fā)出一系列可用于精準育種的分子標記。同時，他們在全國玉米主產(chǎn)區(qū)建立了150多個試驗示范點，綜合開展玉米高產(chǎn)、資源高效利用及機械籽粒機收的系統(tǒng)性工作。在動物飼料配方研制方面也有較好的基礎，已經(jīng)配置了可以節(jié)省豆粕使用的新飼料配方及飼喂技術。
