 曹志軍博士 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料安全與生物學效價重點實驗室推薦青年學者 中國農(nóng)業(yè)大學教授,、博士生導師 人物簡介 中國農(nóng)業(yè)大學教授,、博士生導師，動科學院黨委副書記,，主要從事奶牛營養(yǎng)與牛奶質(zhì)量研究工作,。 2007 年獲得中國農(nóng)業(yè)大學博士學位,，其中 2006 年 6 月-10 月南達科他州立大學和威斯康辛大學麥迪遜分校聯(lián)合培養(yǎng)，2010 年 3 月-2011 年 5 月康奈爾大學訪問教授,。入選“萬人計劃”青年拔尖人才和北京科技新星,。擔任《養(yǎng)牛》雜志主編,，Animals,，Advances in Dairy Research 編委，中國畜牧獸醫(yī)學會養(yǎng)牛學分會常務(wù)理事兼副秘書長,； 2016 年發(fā)起中國后備奶牛培育協(xié)作創(chuàng)新平臺,。獲教育部科技進步一等獎（排名 1），北京市高等教育教學成果一等獎（排名 1）新疆科技進步二等獎（排名 1）,，國家科技進步二等獎（排名 5）,；主持制定首部國家標準《后備奶牛飼養(yǎng)技術(shù)規(guī)范》，成果入選農(nóng)業(yè)部主推技術(shù) 3 項,，第一或通訊作者發(fā)表文章 65 篇（其中 SCI 收錄 41 篇,，國際權(quán)威雜志 J Dairy Sci 11 篇）；入選 J Dairy Sci Author Loyalty Rewards,，2 次入選 J Dairy Sci 亮點文章（通訊作者）,。 成果介紹 近五年，曹志軍以通訊作者發(fā)表 SCI 論文 25 篇,，其中 8 篇發(fā)表在國際權(quán)威期刊 J Dairy Sci,，獲發(fā)明專利 2 項（排名 1）。主持制定國家標準《后備奶牛飼養(yǎng)技術(shù)規(guī)范》（2018 年,，排名 1）,，成果入選農(nóng)業(yè)部主推技術(shù) 2 項（排名 1）。擔任 Hoard’s Dairyman China 主編,，Animals, Advances in Dairy Research 編委,。入選國家萬人計劃青年拔尖人才，獲教育部科技進步一等獎（2019,，排名1）,、北京市高等教育教學成果一等獎（2018，排名 1）,、新疆科技進步二等獎（2015，排名 1）和國家科技進步二等獎（2014,，排名 5）,。 代表性成果如下： （1）明確圍產(chǎn)前期母牛采食量限制機理，構(gòu)建圍產(chǎn)期能量代謝調(diào)控技術(shù),。 針對奶牛產(chǎn)后能量負平衡引起的代謝病高發(fā)和生產(chǎn)性能下降的世界性難題,， 首次發(fā)現(xiàn)限制圍產(chǎn)前期母牛采食量的主要因素是日糧能量水平過高而不是瘤胃 容積變小,，產(chǎn)前能量限飼可使產(chǎn)后肝臟丙酮酸羧化酶活性提高 44%，皮下脂肪激素敏感脂酶活性顯著降低 47%,，降低了血液 NEFA 和 β-羥基丁酸濃度,，從而促進肝臟糖異生和抑制脂肪動員，有效改善奶牛產(chǎn)后能量負平衡,。研究開發(fā)了 產(chǎn)后利用膨化大豆快速恢復能量平衡技術(shù),，泌乳早期產(chǎn)奶量提高 5%-10%（J Dairy Sci 2015,98:7115-30）。 針對奶牛產(chǎn)后應(yīng)激,、免疫力低和初乳質(zhì)量差的問題,，研發(fā)了以酵母培養(yǎng)物為主效成分的復合免疫增強劑，飼喂后奶牛免疫力顯著增強,，血液嗜中性粒細胞吞噬病原菌能力提升 27%-40%,，趨化因子 CXCL8 和黏附因子SELL 表達顯著上調(diào)，初乳免疫球蛋白 IgG 產(chǎn)量提高 17%-33%,，為優(yōu)質(zhì)初乳生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)（J Dairy Sci 2017,100:7549-55）,。 （2）闡明關(guān)鍵營養(yǎng)源對犢牛發(fā)育的調(diào)控機制，建立奶牛“母子一體化”基礎(chǔ)理論和實踐模式,。 首次發(fā)現(xiàn)犢牛出生后立即飼喂 4 L 高質(zhì)量初乳（IgG>50 g/L）可增加腸道絨毛長度,、隱窩深度，促進腸道發(fā)育,，血清 IgG 含量提高 56%,，犢牛 100%成功獲得被動免疫（J Dairy Sci 2015,98:7153-63）；在國內(nèi)首次建立了犢?！?-2- 4”（出生 1h 內(nèi)飼喂初乳,、母牛 2h 內(nèi)擠初乳、飼喂量 4L）初乳管理與灌服體系,。 針對酵母培養(yǎng)物調(diào)控犢牛健康和緩解腹瀉的生理機制存在爭議的科學問題,，通過瘤胃微生物組首次發(fā)現(xiàn)酵母培養(yǎng)物能引起新生犢牛瘤胃內(nèi)丁酸弧菌屬和普氏菌屬豐度的變化，從而促進丁酸的分泌,，進一步促進瘤胃上皮的發(fā)育（J Dairy Sci 2016,99:5401-12;J Dairy Sci 2017,100:1189-99）,。 針對牛場普遍存在異常乳如何處理利用的爭議問題，首次發(fā)現(xiàn)飼喂異常乳可顯著提高犢牛腸道 IL-1β 等炎癥因子,，但經(jīng)酸化處理后可促進胃腸道黏膜上皮發(fā)育,，增加雙歧桿菌屬和巨單胞菌屬有益菌定植，提高開食料采食量 56%,， 解決了有效利用異常乳培育犢牛的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實問題（J Dairy Sci 2019,102:2298- 2317,，亮點文章）。
基于以上成果,，構(gòu)建了兼顧母子需求的奶?！澳缸右惑w化”理論和實踐模式,。并聯(lián)合國內(nèi) 22 家高校和企業(yè)以及康奈爾大學等國外知名高校，創(chuàng)立國內(nèi)首個產(chǎn)學研融合“國際后備奶牛培育協(xié)作創(chuàng)新平臺”,。核心成果獲得 2019 年教育部科技進步一等獎,。 成果代表性論文或發(fā)明專利 代表性文章1：J Dairy Sci亮點文章 Li, J. H., M. H. Yousif, Z.Q. Li, Z. H. Wu, S. L. Li, H. J. Yang, Y. J. Wang, and Z. J. Cao*.2019. Effects of antibiotic residues in milk on growth, ruminal fermentation and microbial community of pre-weaning dairy calves. Journal of Dairy Science.102:2298-2307 本試驗旨在探究微量抗生素對犢牛的生長、瘤胃發(fā)酵和微生物區(qū)系的影響,。選用 20 頭健康的新生荷斯坦公犢牛平均分配到兩個處理組中：對照組（CON）代乳粉中不添加抗生素,，混合抗生素組（FA）代乳粉中添加 4 種抗生素（0.024mg/L 青霉素、0.025mg/L 鏈霉素,、0.1mg/L 四環(huán)素,、0.33mg/L 頭孢噻呋）。飼養(yǎng)期為 35 天,，每天記錄每頭犢牛開食料采食量并進行糞便評分,。于 1、7,、14,、21、28,、35 日齡晨飼前測量每頭犢牛的體重,、體高、體斜長和胸圍,。于 1,、7、21,、35 日齡晨飼前采集每頭犢牛頸靜脈血液用于血液指標分析,。于 15、25,、35 日齡晨飼后 4h 采集每頭犢牛瘤胃液,，用于測定瘤胃液 pH 值、VFA 濃度和氨態(tài)氮濃度,。于 35 日齡時,，每組選取 5 頭犢牛采集瘤胃液和糞便，用于測定微生物區(qū)系,。每組選取 8 頭犢牛于 35 日齡屠宰,，采集瘤胃背部前側(cè)和腹部前側(cè)的上皮樣本用于切片制作。 結(jié)果表明 FA 處理對犢牛的開食料采食量,、體重,、日增重和腹瀉頻率無顯著影響。FA 對瘤胃VFA 濃度有顯著影響,，F(xiàn)A 處理的乙酸濃度極顯著地高于對照組微量抗生素對瘤胃上皮形態(tài)有極顯著影響,，F(xiàn)A 處理瘤胃背部前側(cè)的乳頭長度極顯著地高于對照組。 在微生物區(qū)系結(jié)果方面,，F(xiàn)A 處理對瘤胃和糞便的微生物多樣性無顯著影響,。FA 處理糞便中梭桿菌門（Fusobacteria）的占比顯著低于 CON 組。在屬水平上,，F(xiàn)A 處理瘤胃中產(chǎn)乙酸菌屬（Acetitomaculum）的比例顯著大于 CON 組,。 綜上，犢牛采食抗生素牛奶降低了瘤胃和腸道中菌群的多樣性,，抑制梭桿菌的產(chǎn)生,，從而降低瘤胃中乙酸的濃度，一定程度上阻礙了瘤胃的發(fā)育,。進一步跟蹤試驗牛 3 年發(fā)現(xiàn),， 微量抗生素會對犢牛成年后產(chǎn)奶量下降 5-10%，降低其后代母犢初生重 1.7kg,。 關(guān)鍵詞：犢牛,，抗生素，瘤胃發(fā)酵,，微生物區(qū)系
代表性文章2： 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)《奶牛母子一體化關(guān)鍵技術(shù)》核心內(nèi)容 Xiao, J. X., G. M. Alugongo, R. Chung, S. Z. Dong,S. L. Li,I. Yoon, Z. H. Wu, Z. J. Cao*. 2016. Effects of Saccharomyces Cerevisiae Fermentation Products on Dairy Calves Ruminal Fermentation, Gastrointestinal Morphology and Microbial Community.Journal of Dairy Science. 99:5401-5412 本試驗旨在將酵母培養(yǎng)物加入日糧（開食料和牛奶）中,，探究其對 56 日齡前犢牛瘤胃發(fā)酵、胃腸道形態(tài)發(fā)育和微生物區(qū)系的影響,。30 頭新生荷斯坦公犢按照隨機區(qū)組設(shè)計分配到 3 個處理組中,，對照組開食料中不含酵母培養(yǎng)物，處理 1 和 2 中分別含有 0.5%和 1%,，同時處理 1 和處理 2 自犢牛 2 日齡到 30 日齡,，每日在每頭牛的牛奶中加入 1g 酵母培養(yǎng)物， 開食料與水自犢牛 4 日齡起自由采食,。所有犢牛在出生后 1 小時內(nèi)灌服 4L 初乳,，此后每日飼喂兩次牛奶，56 日齡斷奶,。通過小動物瘤胃液采集器收集瘺管采集 28,、56 日齡犢牛晨飼4 小時后的瘤胃液，測定 pH 值,、氨態(tài)氮,、揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acid, VFA）。隨機選擇 15 頭（每組 5 頭）公犢,，在 56 日齡屠宰,，測定復胃器官重量和胃腸道絨毛發(fā)育情況。在瘤胃中的 5 個不同區(qū)域采樣進行瘤胃乳頭長度（papilla length, PL）和乳頭寬度（papilla width, PW）的測量,，同時測量十二指腸,、空腸,、回腸各段的絨毛高度（villus height, VH），絨毛寬度（villus width, VW）,，隱窩深度（crypt depth, CD）及絨毛高度與隱窩深度比值（villus height to crypt depth ratio, VCR）,，來衡量瘤胃乳頭和小腸絨毛的形態(tài)發(fā)育情況。應(yīng)用 16s rRNA 測序技術(shù)測定胃腸道微生物區(qū)系的變化,。 結(jié)果表明瘤胃 pH 值,、氨態(tài)氮、總 VFA 以及復胃各器官重量不受處理的影響,，但日糧添加 SC 能夠促進瘤胃液中丁酸濃度,，可能與瘤胃內(nèi)丁酸弧菌屬的增加和普雷沃氏菌屬的降低有關(guān)。同時,，瘤胃中 PL 也較對照組有所提高,。SC 對 VH 和 VW 沒有影響，但卻能極顯著減少空腸的 CD,，并提高小腸各段中 VCR 值,，高濃度處理組（1%）效果更為顯著。綜上所述,，在犢牛日糧中添加 SC 能夠增加丁酸分泌,，促進其胃腸道的發(fā)育，可能的原因是瘤胃中丁酸弧菌屬的增加,，并且添加較高劑量的 SC 促進效果更顯著,。 綜上，通過對瘤胃微生物組學研究,，首次發(fā)現(xiàn)酵母培養(yǎng)物能引起新生犢牛瘤胃內(nèi)丁酸弧菌屬和普氏菌屬豐度的變化,，從而促進丁酸的分泌，進一步促進瘤胃上皮的發(fā)育,，并且第一次探究酵母培養(yǎng)物對小腸絨毛形態(tài)的影響,，發(fā)現(xiàn)酵母培養(yǎng)物提高了十二指腸、空腸和回腸的小腸高度與陰窩深度的比值,，促進了腸道的發(fā)育,。對全消化道 16S rRNA 測序證實酵母培養(yǎng)物同樣能改變消化道后端微生物的區(qū)系，進而降低犢牛腹瀉率,。 關(guān)鍵詞：犢牛,，酵母培養(yǎng)物（SC），瘤胃發(fā)酵,，胃腸道發(fā)育, 微生物區(qū)
代表性文章3： 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)《優(yōu)質(zhì)后備奶牛培育關(guān)鍵技術(shù)》核心內(nèi)容 Yang M., Y. Zou, Z. H. Wu, S. L. Li, and Z. J. Cao*. 2015. Colostrum quality affects immune system establishment and intestinal development of neonatal calves. Journal of Dairy Science. 98: 7153–7163. 該試驗研究初乳品質(zhì)對新生犢牛被動免疫轉(zhuǎn)移,、血液指標及腸道發(fā)育的影響。選取二胎荷斯坦奶牛所產(chǎn)的公犢牛 24 頭，隨機分成 3 組（每組 8 頭）,，分別為初乳組（出生后立即灌服高品質(zhì)初乳,，IgG 含量為 70.4 mg/ml）、過渡乳組（出生后立即灌服過渡乳,，IgG 含量為 38.6 mg/ml）和常乳組（出生后立即灌服常乳,，IgG 含量為 0.6 mg/ml）。第 1 天分別在 0 h（灌服初乳前）,、灌服初乳后 1 h、2 h,、4 h,、8 h 進行采血；第 2 天,、第 3 天以及第 7 天,，分別在 0 h（晨飼前）、晨飼后 1 h,、2 h,、4 h、8 h 進行采血,。測定血液中與生長,、免疫及抗氧化作用相關(guān)的指標，試驗期為 7 天,。在 8 日齡進行屠宰取樣,。分別制作十二指腸、空腸和回腸的組織切片,，對犢牛腸道組織形態(tài)學進行觀察,。 結(jié)果表明：與過渡乳組和常乳組犢牛相比，出生后立即飼喂初乳可顯著提高犢牛血清中TP 和 IgG 的含量,，使犢牛成功獲得被動免疫,。與過渡乳組和常乳組犢牛相比，出生后立即飼喂初乳可顯著提高犢牛血清中 ALB（白蛋白,，Albumin）的含量,，但對血漿中 GH（生長激素，Growth Hormone）和 GC（胰高血糖素,，Glucagon）含量的變化無明顯規(guī)律,；與常乳組犢牛相比，初乳和過渡乳均可顯著提高犢牛血清中C3,、C4（補體）的含量,，但初乳組和過渡乳組之間差異不顯著；與過渡乳組和常乳組犢牛相比，出生后立即飼喂初乳可顯著提高犢牛血清中 SOD（超氧化物歧化酶）的含量,，并且抑制血清中 MDA（丙二醛）的生成,。 與過渡乳組和常乳組犢牛相比，出生后立即飼喂初乳可顯著促進小腸絨毛長度和寬度的增加,，提高V/C 比值（絨毛長與隱窩深比值）,，促進犢牛腸道發(fā)育。 綜上,，首次發(fā)現(xiàn)犢牛出生后立即飼喂 4 L 高質(zhì)量初乳（IgG>50 g/L）可增加腸道絨毛長度,、隱窩深度，促進腸道發(fā)育,，血清 IgG 含量提高 56%,，犢牛 100%成功獲得被動免疫。 關(guān)鍵詞：初乳,，免疫球蛋白吸收,，免疫與抗氧化，腸道發(fā)育,，新生犢牛
代表性成果——發(fā)明專利
代表性成果——獲獎證書
代表性成果——國家標準+主推技術(shù)
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