高效组合型木聚糖酶设计的理论基础研究

本项目创新性提出了"组合酶"的理念，是对现有单酶和复合酶体系的进一步丰富和完善。首先通过比较研究不同来源单一木聚糖酶的蛋白晶体结构、酶学特性、降解木聚糖的效果、对肉鸡生长性能和日粮有效养分改进值（ENIV值）的影响，筛选最佳的组合型木聚糖酶的组合。然后通过饲养试验、代谢试验、显微结构观察、消化酶活性测定、微生物试验、分子营养学学试验，比较组合型木聚糖酶相对单一木聚糖酶对肉鸡生长性能、"小麦－杂粕"型日粮中ME等ENIV值、木聚糖酶作用底物显微结构变化、淀粉酶的内源酶活性、微生物群落、淀粉酶基因表达、葡萄糖吸收转运载体基因表达的影响。最后从作用效果、消化方面、吸收方面和分子营养学方面等建立系统的组合型木聚糖酶设计的理论体系。应用饲料组合酶可以解决酶制剂作用的高效性问题，整体降低饲料酶制剂的使用成本，对提高非常规饲料原料的利用效率和开发特种动物专用的酶制剂具有重要理论和实践意义。

对有差异互补性的不同木聚糖酶进行科学组合，能达到水解底物“组合增效”的作用，以此为理念，设计组合木聚糖酶、建立其配套应用技术、剖析其作用机理具有重要的理论价值和实践意义。项目开展了六个部分研究：（1）把7种木聚糖酶均按照1：9、2：8、3：7、4：6、5：5、6：4、7：3、8：2和9：1比例组合，以木聚糖作为底物时，酶A与D，酶A与F，酶A与G的适宜组合比例分别为2：8、4：6和6：4；当以小麦为底物时，适宜组合比例为A+D（4:6）、A+G（1：1）。（2）饲养试验中，在低能量基础日粮添加4000U/kg的单酶A、D、G，组合型木聚糖A+D（4:6）、A+G（1：1）和D+G（1：1）（随机组合），结果发现：在小鸡阶段，木聚糖酶提高雏鸡的平均日采食量3.69-5.53%和平均日增重4.90-7.84%，且组合酶A+D显著提高了雏鸡肉料比2.83%。（3）小麦基础日粮中添加组合木聚糖酶有提高羽肉鸡十二指肠、空肠和回肠中内容物淀粉酶、胰蛋白酶、脂肪酶、麦芽糖酶、蔗糖酶活性趋势，在数值上组合酶组表现出一定的协同增效性；组合木聚糖酶不仅对表观代谢能、真代谢能有升高的趋势，而且有提高CP真代谢率的趋势，淀粉消化率提高3.26-7.49%，DM消化率提高2.59-6.33%。组合酶在数值上表现出一定的协同增效性。（4）木聚糖酶提高了肠道绒毛高度/隐窝深度比值，组合酶组提高的幅度更大。（5）组合木聚糖酶降低肉鸡盲肠大肠杆菌数量、提高乳酸杆菌数量，组合酶组在数值上表现出一定的协同增效性；木聚糖酶还增加了黄羽肉鸡肠道微生物多样性。（6）木聚糖酶提高了肠道黏膜麦芽糖酶-葡萄糖淀粉酶和蔗糖酶-异麦芽糖酶mRNA表达丰度，降低了y+LAT2 mRNA在空肠的表达丰度；组合酶A+D显著增加了SGLT1、GLUT2和y+LAT2 mRNA在空肠的表达水平，单酶A则显著增加了γBAT mRNA在空肠的表达丰度。.项目明确了不同来源木聚糖酶普遍存在差异互补性，并筛选出了2个较优组合；通过饲养试验验证了组合木聚糖酶在提高肉鸡生长性能方面积极的“组合效应”；建立了组合木聚糖酶通过调节饲料养分利用率、肉鸡内源消化酶分泌表达、肠道粘膜健康及养分吸收转运载体表达来提高动物生长性能的可能机制。项目执行过程中，发表论文10，其中SCI收录论文1篇，出版专著1部、编著2部，培养博士1名、硕士2名。