麥康森院士作為大會特邀的第一個報告嘉賓，向大家匯報了從2014年開展的國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)水產動物營養領域的第一個項目進展，并摘取了項目部分研究成果的亮點與參會人員分享。
魚粉短缺是水產養殖可持續發展的瓶頸
據FAO數據統計，2014年中國漁業總產量高達6461萬噸，其中養殖產量占4748萬噸，占總產量73%，占全球總產量的65%。盡管2015年水產飼料產量有輕微下滑，但巨大的水產養殖產量基數，每年仍需要從國外進口大量魚粉，現在國內水產飼料魚粉80%需要依靠國外進口，魚粉短缺仍然是水產養殖可持續發展的瓶頸。魚粉替代是水產動物營養研究的世界難題，魚粉替代方案也成為當今最熱門話題之一。
經過近幾年的研究實驗與推廣，水產動物營養學家逐漸發現選用非魚粉蛋白源會出現適口性差、蛋白消化率低、氨基酸不平衡、含有抗營養因子等問題，如何實現非魚粉蛋白的有效替代，成為一個重要的課題。為解釋養殖魚類利用與適應飼料蛋白源的機制，并制定相應的調控策略，實現蛋白質高效沉積，并為飼料新蛋白源開發提供理論基礎，以麥康森為首的水產動物營養研究團隊開展了國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)，該項目計劃由中國海洋大學、中國科學院水生生物研究所、華東師范大學、華中農業大學承擔，廣東海洋大學、西北農林大學、四川農業大學、云南農業大學、中國農業科學院飼料研究所、浙江農業科學院共同參與，針對關鍵科學問題“魚類對飼料蛋白源的感知、代謝利用及其調控機制”開展了魚類攝食選擇與消化道健康、魚類蛋白質代謝的信號調控機制、魚類蛋白質高效利用的能量學機制三方面的研究。
魚粉替代首要關注魚類消化道健康
麥康森提出，如果要想有效替代魚粉，首先要了解魚類的攝食選擇與消化道的攝食機制。眾所周知，魚類分為肉食性、草食性、雜食性魚類，魚類的食性由什么決定呢?如果改變食性，會不會影響魚類消化道的健康?帶著這個疑問科研團隊首先研究了食性選擇的問題，以超過500萬噸的全國第一水產養殖品種草魚為例，是典型的肉食后轉為草食的魚類，幼年期攝食浮游動物，中期攝食枝角類、萍類，后期攝食大型植物。研究發現，草魚在食性轉變過程中，魚類味覺受體基因發生了轉變，轉食前后腦中T1R1、T1R3基因mRNA表達水平上也發生了非常顯著的變化。
接下來以大豆替代魚粉為例研究非魚粉蛋白源與消化道健康，發現豆粕誘導的草魚腸炎具有自愈現象，用豆粕替代魚粉大概兩個星期可以恢復草魚健康。從草魚腸道分離出4株枯草芽孢桿菌，發現其中一株(GC-21)的腸粘液粘附能力較強，同時可以抑制促炎因子表達的能力，可作為腸黏膜免疫增強劑亦或免疫基因表達體內載體的候選。
魚類蛋白質代謝是魚粉替代的關鍵
在魚粉替代方案中需要解決的關鍵科學問題是魚類對蛋白質的營養感知與代謝調控問題，從本質上提高蛋白利用率。一個生物攝食以后，會直接影響體內游離氨基酸庫，降低攝食后游離氨基酸峰值。研究發現，植物蛋白或者植物蛋白添加氨基酸都無法達到飼料魚粉的游離氨基酸值，從而影響魚粉替代的效果。非魚粉蛋白源降低了合成代謝，影響了蛋白質的利用，從而直接影響魚類的生長需求。
在研究非魚粉蛋白的信號通路過程中，我們發現與蛋白合成代謝有關的是TOR信號系統和氨基酸應激通路，特定條件下激活TOR信號通路，有利于合成代謝和分解代謝。魚類生長過程中不僅受到外部的影響，也受到內分泌調控機制，魚類垂體中的生長激素受到SOCSs基因的影響。另外我們獲得了一個最新的發現：維生素D與蛋白質合成代謝的內分泌調控密切相關，Cyp2r1缺失導致維生素D依賴缺鈣佝僂病癥狀。植物中的維生素D主要以D2形式存在，其激活動物體下游維生素D通路能力的能力是D3的1/2-1/3，這就不難理解一些魚粉魚油替代方案中不含維生素D的植物性蛋白導致魚體肥胖、佝僂病等癥狀。因此，如果我們在使用植物蛋白取代魚粉魚油，要額外補充D3。
脂肪供能代謝促進蛋白質高效利用
在魚類蛋白質高效利用的能量學機制研究方面，魚類對糖類的利用能力較低，蛋白質高效利用的關鍵在于脂肪供能，而魚類PPARs基因家族的調控可以影響魚類脂肪的利用。在正常情況下，高量脂肪進入魚體后并未用于充分分解供能，而主要沉積于脂肪組織，此過程主要由PPARγ介導的脂肪細胞增殖來完成，并伴隨著肝臟和肌肉中PPARα表達量的下降。魚類PPARS家族是潛在的脂肪功能代謝的調控位點。PPARα與PPARγ表現為拮抗作用，PPARα促進魚體脂肪分解，PPARγ促進魚體脂肪沉積;同理，抑制PPARγ可以促進魚體脂肪分解，抑制PPARα可促進魚體脂肪沉積。
截止到2015年底，973項目計劃開展2年以來一共發表SCI源文75篇，其中本領域排名前10%的論文36篇，去年8月份申報專利6項，獲得1項。麥康森表示，目前我們還有很多尚未確定的理論研究，微生態營養研究將是未來非常熱門非常有潛力的研究方向。“雖然這個項目計劃已經獲得了國家政府的大力支持與鼓勵，但是未來3年多的時間，我們將持之以恒，不在乎發表文章的數量，我們的研究目的關鍵在于我們是否回答了魚粉替代方案中的特殊問題，關鍵在于我們是否能為未來的魚類未來的蛋白高效利用提供理論基礎和行之有效的方案。”麥康森說道。
