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多年来，遗传选择是以动物的基因决定其某一特定特性的生产力（例如产奶量或生长性能）这一原理进行的。然而，最近的证据表明，遗传选择不仅取决于是否存在某些能够提高动物生产性能的特定基因，而且还取决于这些基因的表达是否活跃。
中图分类号：S815 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）06-0078-02
基因表达受许多环境因素的影响，这其中营养起着关键性的作用。营养和基因之间的互作是一个新的研究领域，这可能会改变营养在人类和动物上的未来。
1 术语描述
这一互作可以通过两个重要研究领域來定义：营养遗传学——研究不同基因型如何对特定的营养物质产生不同的应答反应，营养基因学——研究营养物质对基因表达的作用。通过研究不同动物间的基因变异，营养遗传学可以确定某些特定标记，而这些标记可用于选择能以一个积极的方式对特定养分做出应答因此生产效率会变得更高效的动物。相反的，营养基因学研究特定的营养物质或分子与基因表达间的直接互作，以此可以选择性地指导代谢朝着某一特定功能的方向进行。基因表达的修改是环境影响的结果，这被视为表观遗传学的范畴。表观遗传学在不影响脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）序列的情况下研究基因表达上的变化。也就是说，在不影响基因型的情况下，表型发生了改变。基因表达的变异是一个自然的过程。例如，某一个体的所有细胞具有相同的遗传组成，但由于局部环境条件的不同而出现了不同的表达结果。例如，乳腺细胞基因的表达与肝脏细胞基因的表达是不同的。
2 外部因素
然而，除了这种程控式的细胞分化外，基因表达还受许多外部因素的影响，如年龄、环境、日粮、疾病，等等。这些选择性表达受到不同机制的调控，其中包括DNA甲基化和乙酰化作用、组蛋白修饰和非编码的核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA）。这些修饰可能是作为提高或降低特定基因表达的标签，从而修改特定代谢途径的功能。同样令人兴奋的是具有挑战性的表观遗传学的自然特性是这些标签在遗传学上并不是预先决定的，而是可以根据外部信号做出不同的应答反应，使表型因外界的影响而多变，尽管事实上它可能是一个更为保守的基因型。
3 研究案例
当我们旨在更好地理解特定代谢途径关键基因的选择性调节机制以及营养物质对这些调节机制的潜在影响时，我们或许能够找到日粮设计的新思路，来提高动物的生产性能。这里列出一些理解营养遗传学和营养基因学如何转化为畜禽营养策略的例子。
3.1 案例1：雏鸡
Lillehoj等（2011）在雏鸡出壳第1天开始在其日粮中添加各种香精油，如肉桂醛和辣椒油树脂，随后用鸡堆型艾美耳球虫（E. acervulina）攻毒。结果，这些香精油显著降低了雏鸡的感染率，并提高了增重。
然而，一个很有趣的发现是，参与代谢和免疫的基因表达被修改了。例如，肉桂醛改变了与抗原呈递、体液免疫应答和炎症反应相关基因的表达，这是一个使用特定添加剂调节基因表达（营养基因学）的很有趣的案例。
3.2 案例2：犊牛
研究表明，犊牛早期的饲喂方法对其生产性能会产生长期的影响。Faber等（2005）报道，犊牛在1日龄喂给不同数量的初乳（2 L/d 对 4 L/d），但其余阶段采用相同的饲喂方案，其第一个和第二个泌乳期的产奶量会得到提高。其他作者同样指出，犊牛断奶前生长速度的提高会导致其在第一个泌乳期的泌乳性能大约提高500 L～700 L，即生产性能大约提高10%（Van Ambourgh等，2011；Bach，2011）。这种在生长早期相对短期的饲喂方案产生的长期效应，只能用在生长早期表观遗传学发生了改变（印记）来解释，而且这代表了营养基因学在改善动物生产性能上潜在用途的另一个实例。
3.3 案例3：奶牛
巴塞罗那自治大学最近研究了由饲喂多不饱和脂肪酸（Fatty Acids，FAs）引起的乳脂水平下降和基因表达之间的交互效应。在进行了利用亚麻籽生产富含ω-3牛乳的泌乳试验后，研究人员观察到，正如预期的一样，饲喂亚麻籽的奶牛所产乳的乳脂含量显著降低。乳脂合成受到抑制与多个基因和参与FA和甘油三酯（Triglyceride，TG）从头合成的基因调节因子的协同抑制有关。然而，在回顾单头母牛从对照日粮调整为含亚麻籽的日粮后其所泌的乳中乳脂含量后，可以发现某些奶牛所泌乳的乳脂含量下降超过1个百分点（敏感型奶牛，乳脂含量从3.87%下降至2.52%），而其他奶牛所泌乳的乳脂含量能够维持稳定（耐受型奶牛，乳脂含量从4.06%下降至3.90%）。为确定饲喂亚麻籽的敏感型奶牛和耐受型奶牛的哪些基因发生了差异化表达，研究人员对这些奶牛进行了基因组分析。结果发现，与饲喂对照组日粮的耐受型奶牛相比，饲喂亚麻籽的耐受型奶牛大约有100种不同的表达途径；与饲喂相同对照日粮的敏感型奶牛相比，饲喂亚麻籽日粮的敏感型奶牛仅有13条不同的表达途径。
试验结果表明，饲喂亚麻籽型日粮的耐受型奶牛的补偿代谢途径被激活，提高了FA的合成能力。这些结果说明，某些营养物质或许会改变特定的代谢途径，这是营养基因学提高动物生产性能潜在用途的额外例证。另外，对关键的基因调控因子进行分析，同样可以检测到15个不同表达的基因，这些基因携带了或许能够区分敏感型和耐受型奶牛的单核苷酸多态性，这创造了可以找出将能够选择出对乳脂抑制有耐受性的奶牛（营养遗传学）的机会。
4 更高效的动物生产
研究奶牛对特定营养物质应答（营养遗传学）上的变异性是将遗传选择带入一个新纪元的极好的工具。而在人类营养学中，营养遗传学可能会将设计个人的营养方案变为可能，这可以被用来降低家畜生产中动物在特定营养程序方面的差异。另外，营养基因学正在成为一个将会支持开发新型营养方案和将可以调节基因表达以支持更高效动物生产的添加剂的工具。因此，日粮配方的作用或许可延伸到其仅仅起到平衡营养需求和供应营养的作用以外的领域，同时由于它们的非营养基因组特性而将需要添加特殊营养物质。□□
原题名：Nutrigenetics and nutrigenomics： potential for feed（英文）
原作者：Sergio Calsamiglia和Adriana Siurana（巴塞罗那自治大学动物和食品学院）
中图分类号：S815 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）06-0078-02
基因表达受许多环境因素的影响，这其中营养起着关键性的作用。营养和基因之间的互作是一个新的研究领域，这可能会改变营养在人类和动物上的未来。
1 术语描述
这一互作可以通过两个重要研究领域來定义：营养遗传学——研究不同基因型如何对特定的营养物质产生不同的应答反应，营养基因学——研究营养物质对基因表达的作用。通过研究不同动物间的基因变异，营养遗传学可以确定某些特定标记，而这些标记可用于选择能以一个积极的方式对特定养分做出应答因此生产效率会变得更高效的动物。相反的，营养基因学研究特定的营养物质或分子与基因表达间的直接互作，以此可以选择性地指导代谢朝着某一特定功能的方向进行。基因表达的修改是环境影响的结果，这被视为表观遗传学的范畴。表观遗传学在不影响脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）序列的情况下研究基因表达上的变化。也就是说，在不影响基因型的情况下，表型发生了改变。基因表达的变异是一个自然的过程。例如，某一个体的所有细胞具有相同的遗传组成，但由于局部环境条件的不同而出现了不同的表达结果。例如，乳腺细胞基因的表达与肝脏细胞基因的表达是不同的。
2 外部因素
然而，除了这种程控式的细胞分化外，基因表达还受许多外部因素的影响，如年龄、环境、日粮、疾病，等等。这些选择性表达受到不同机制的调控，其中包括DNA甲基化和乙酰化作用、组蛋白修饰和非编码的核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA）。这些修饰可能是作为提高或降低特定基因表达的标签，从而修改特定代谢途径的功能。同样令人兴奋的是具有挑战性的表观遗传学的自然特性是这些标签在遗传学上并不是预先决定的，而是可以根据外部信号做出不同的应答反应，使表型因外界的影响而多变，尽管事实上它可能是一个更为保守的基因型。
3 研究案例
当我们旨在更好地理解特定代谢途径关键基因的选择性调节机制以及营养物质对这些调节机制的潜在影响时，我们或许能够找到日粮设计的新思路，来提高动物的生产性能。这里列出一些理解营养遗传学和营养基因学如何转化为畜禽营养策略的例子。
3.1 案例1：雏鸡
Lillehoj等（2011）在雏鸡出壳第1天开始在其日粮中添加各种香精油，如肉桂醛和辣椒油树脂，随后用鸡堆型艾美耳球虫（E. acervulina）攻毒。结果，这些香精油显著降低了雏鸡的感染率，并提高了增重。
然而，一个很有趣的发现是，参与代谢和免疫的基因表达被修改了。例如，肉桂醛改变了与抗原呈递、体液免疫应答和炎症反应相关基因的表达，这是一个使用特定添加剂调节基因表达（营养基因学）的很有趣的案例。
3.2 案例2：犊牛
研究表明，犊牛早期的饲喂方法对其生产性能会产生长期的影响。Faber等（2005）报道，犊牛在1日龄喂给不同数量的初乳（2 L/d 对 4 L/d），但其余阶段采用相同的饲喂方案，其第一个和第二个泌乳期的产奶量会得到提高。其他作者同样指出，犊牛断奶前生长速度的提高会导致其在第一个泌乳期的泌乳性能大约提高500 L～700 L，即生产性能大约提高10%（Van Ambourgh等，2011；Bach，2011）。这种在生长早期相对短期的饲喂方案产生的长期效应，只能用在生长早期表观遗传学发生了改变（印记）来解释，而且这代表了营养基因学在改善动物生产性能上潜在用途的另一个实例。
3.3 案例3：奶牛
巴塞罗那自治大学最近研究了由饲喂多不饱和脂肪酸（Fatty Acids，FAs）引起的乳脂水平下降和基因表达之间的交互效应。在进行了利用亚麻籽生产富含ω-3牛乳的泌乳试验后，研究人员观察到，正如预期的一样，饲喂亚麻籽的奶牛所产乳的乳脂含量显著降低。乳脂合成受到抑制与多个基因和参与FA和甘油三酯（Triglyceride，TG）从头合成的基因调节因子的协同抑制有关。然而，在回顾单头母牛从对照日粮调整为含亚麻籽的日粮后其所泌的乳中乳脂含量后，可以发现某些奶牛所泌乳的乳脂含量下降超过1个百分点（敏感型奶牛，乳脂含量从3.87%下降至2.52%），而其他奶牛所泌乳的乳脂含量能够维持稳定（耐受型奶牛，乳脂含量从4.06%下降至3.90%）。为确定饲喂亚麻籽的敏感型奶牛和耐受型奶牛的哪些基因发生了差异化表达，研究人员对这些奶牛进行了基因组分析。结果发现，与饲喂对照组日粮的耐受型奶牛相比，饲喂亚麻籽的耐受型奶牛大约有100种不同的表达途径；与饲喂相同对照日粮的敏感型奶牛相比，饲喂亚麻籽日粮的敏感型奶牛仅有13条不同的表达途径。
试验结果表明，饲喂亚麻籽型日粮的耐受型奶牛的补偿代谢途径被激活，提高了FA的合成能力。这些结果说明，某些营养物质或许会改变特定的代谢途径，这是营养基因学提高动物生产性能潜在用途的额外例证。另外，对关键的基因调控因子进行分析，同样可以检测到15个不同表达的基因，这些基因携带了或许能够区分敏感型和耐受型奶牛的单核苷酸多态性，这创造了可以找出将能够选择出对乳脂抑制有耐受性的奶牛（营养遗传学）的机会。
4 更高效的动物生产
研究奶牛对特定营养物质应答（营养遗传学）上的变异性是将遗传选择带入一个新纪元的极好的工具。而在人类营养学中，营养遗传学可能会将设计个人的营养方案变为可能，这可以被用来降低家畜生产中动物在特定营养程序方面的差异。另外，营养基因学正在成为一个将会支持开发新型营养方案和将可以调节基因表达以支持更高效动物生产的添加剂的工具。因此，日粮配方的作用或许可延伸到其仅仅起到平衡营养需求和供应营养的作用以外的领域，同时由于它们的非营养基因组特性而将需要添加特殊营养物质。□□
原题名：Nutrigenetics and nutrigenomics： potential for feed（英文）
原作者：Sergio Calsamiglia和Adriana Siurana（巴塞罗那自治大学动物和食品学院）