猪营养水平代谢组谱型识别模式的初步建立与应用

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1、猪营养水平代谢组谱型识别模式的初步建立与应用王军军副研究员中国农业大学动物科技学院2012年1月于北京表型基因组学转录组学蛋白质组学CitrateCycle代谢组学生化反应组学技术在动物营养学中的应用母源性活性因子的比较肽组学与代谢组学筛选胎、仔猪发育的营养调控宫内生长受限（IUGR）的代谢程序化及其机制系统生物学，是把孤立的在基因水平、蛋白水平的各种相互作用、各种代谢途径、调控途径等融合起来，用以说明生物整体，高通量的组学实验平台构成了系统生物学的大科学工程。系统生物学从系统水平来理解生物学系统，利用一系列的原理与方法

2、学来研究分子行为与系统特性的关系，通过计算生物学定量阐明和预测生物功能、表型和行为。系统生物学——面向系统的生物学研究电子细胞电子细胞的发展大体上可以分为三个阶段：虚拟原核细胞模型———日本的电子细胞虚拟真核细胞模型———美国的虚拟细胞构造阶段细胞功能行为模拟试验和优化完善阶段应用阶段人类饮食史“顺其自然时代”（公元前400年－公元1750年）“分子时代”（1955年至今）个性化、亚群体营养“生物学时代”（1900年至今）“化学分析时代”（1750年－1900年）赵峰、方洛云等体外酶法评价体系杭州华大通过基因检测方法进行

3、体质及营养代谢能力评估较难真实模拟体内忽略外因（饮食、锻炼、环境等）的作用概略养分分析法测定饲料常规指标以饲养实验求出的饲料供给营养值以简单回归公式求出的机体需要营养值与动物消化吸收养分间存在很大差异错误估计忽视环境具有随意性研究背景基因并不能决定一切“基因是和环境相互作用的，通过一个人的基因未必能复制出他的相貌”。瘦老鼠肚子里的菌群移到胖老鼠肚子里，过了一段时间后胖老鼠就变瘦了。胖老鼠肚子里的菌群移到瘦老鼠肚子里，过了一段时间后瘦老鼠就变胖了。精确评估生长猪蛋营养需要，必须全面考虑饲料、动物及环境因素等代谢组学-定量描

4、述生物内源性代谢物质的整体及对内因和外因变化应答规律的科学动物营养素、血浆代谢物谱、生产性能关联模式识别模型进行个体及亚群体的营养评价与推荐，为猪营养需要量的制定提供新的手段营养评价血浆代谢组分析50头生长猪HELP高能低蛋白MEMP中能中蛋白LELP低能低蛋白HEHP高能高蛋白LEHP低能高蛋白生长性能（十天）材料和方法营养水平日粮MEMPHEHPLELPHELPLEHP计算值消化能(Mcal/kg)3.403.603.203.603.20粗蛋白17.0021.0113.0013.0021.00化学分析值水平10.74

5、10.5510.709.9410.31总能(Mcal/kg)3.964.083.894.144.05粗蛋白17.4221.0013.3313.1521.31粗纤维2.602.582.804.023.82中性洗涤纤维12.5810.8615.4211.5018.30酸性洗涤纤维3.573.673.783.945.42粗脂肪4.395.454.198.504.55粗灰分4.644.574.264.395.03钙0.610.620.600.610.62磷0.520.520.520.520.53赖氨酸1.211.241.201.

6、191.25蛋氨酸0.380.250.260.360.31苏氨酸0.800.610.660.780.72色氨酸0.290.150.250.190.27五种日粮营养成分表代谢组分析流程LC-QTOF-MS数据提取多元统计分析鉴定生物标志物谱型识别模型建立盲样营养水平预测营养推荐采食五种不同能氮水平日粮生长猪血浆的BPC（基峰色谱图）采食不同日粮生长猪血浆代谢谱的主成分分析得分图A）两个主成分；B）三个主成分HE,HPHE,LPLE,HPLE,LPME,MPAccuracy(%)ModelTrainingHE,HP10000

7、0100.0HE,LP010000100.0LE,HP001000100.0LE,LP000100100.0ME,MP000010100.0Recognitionability(%)100.0ModelValidationHE,HP100000100.0HE,LP010000100.0LE,HP001000100.0LE,LP000100100.0ME,MP000010100.0PredictiveAbility(%)100.0左）采食不同消化能和蛋白水平日粮的生长猪血浆代谢谱PLS-DA得分图下）通过PLS-DA建立模

8、型的识别能力和预测能力代谢物保留时间化学式分组贡献minValine缬氨酸0.869C5H11NO2CPProline脯氨酸0.899C5H9NO2CPN2-Acetyl-L-ornithine乙酰鸟氨酸0.913C7H14N2O3CPPyroglutamicacid焦谷氨酸1.127C5H7NO3CPLeucine