在保障国家粮食安全、推动畜牧业绿色低碳转型与高质量发展的战略背景下，如何实现饲料资源的高效、健康与科学利用，成为科研攻关的关键命题。源于天然植物的饲用活性物质，因其绿色安全特性，被视为替代抗生素、提升动物健康与生产性能的重要方向。然而，其组分复杂、功效不稳、研发周期漫长等世界性难题，严重制约了其规模化、标准化应用。
历经二十余年持续攻关，北京农学院蒋林树教授团队联合中国科学院东北地理与农业生态研究所钟荣珍研究员团队等，成功构建了覆盖资源数字化、挖掘智能化、产品精准化和应用标准化的饲用天然植物活性物质完整创新链。该成果的核心突破，在于创建了驱动这一创新链条的智能引擎——本草智枢大模型及其支撑系统，将活性物质的研发从“大海捞针”式的盲目筛选，带入“按图索骥”的智能创制新阶段。为我国畜牧业提质增效与绿色低碳发展提供了可复制、可推广的系统性解决方案。
构筑“资源—数据—算法”的创新链条
研究团队在卢德勋先生创立的“饲用活性物质组学”理论基础上创新发展，提出整体性、网络化和可解析三个原理，阐明活性物质的功效是“物质组”通过多靶点、微效应协同调控宿主代谢、免疫与微生物的整体作用机制，为精准应用奠定了科学基础。研究团队系统开展了覆盖全国的154种饲用天然植物活性物质资源普查与多维度分析，首次绘制了全国饲用植物资源空间数字化图谱，清晰揭示了我国资源呈“两核—一带—三区”的总体分布格局，量化了关键活性成分的地域分异规律，例如广西八角茴香的莽草酸含量较云南高4.72个百分点。这一图谱的建立，为原料精准溯源与标准化开发提供了“导航图”与决策依据。并出版学术专著《中国饲用天然植物活性物质研究与应用指南》。
面对领域内数据分散、关联复杂、知识挖掘困难的困境，团队以奶牛为动物模型，建立了核心数字基础设施——中国饲用天然植物活性物质数据库（NBCBank）。该数据库首创“天然植物—活性成分—作用靶标—分子功能—养殖效能”五位一体的融合架构，系统整合了154种植物、8000余种活性成分、8525个分子靶标和超过5800万条结构化数据，其中超过80%的反刍动物专用分子互作信息为全球首次规模化、标准化收录。它不仅是一个庞大的专业数据库，更是一个知识图谱驱动的智能决策系统，能够深度解析活性成分与动物健康、生产性能之间的复杂关系网络。
推动研发范式实现“数智”跨越
拥有海量数据只是第一步，如何让数据“说话”，让机器“思考”，是通向智能创制的关键一跃。基于NBCBank数据库，团队自主研发了全球首个饲用活性物质垂直大模型——本草智枢大模型（NBCBank-AI）。该模型攻克了专业领域复杂数据与自然语言交互的难题。研发人员只需用自然语言提问，系统便能瞬间理解并给出精准结果，将数据检索与分析效率提升3—5倍。经大规模测试，其简单查询准确率超过95%，复杂多条件查询准确率超过85%。在算法上，团队突破了传统网络药理学的静态关联局限，自主研发了包含21个预测模型的集群，实现了从“组分”到“靶点”再到“功效”的连续、量化预测，使功效预测准确率较传统方法提升80%以上。同时，团队通过自主研发的活性物质特征矩阵相似性评价算法（SCMNBC）与多组分联合优化算法（MCOA），实现从功能层面的同源物质开发与协同组分智能挖掘。
这一智能系统的建立，标志着该领域研发范式发生了根本性转变。传统“试错法”的正向筛选成功率不足5%，研发周期长达6—10年。而基于本草智枢大模型，研发人员可在90秒内完成组分的智能筛选与配比优化，将研发周期缩短至12—18个月，筛选成功率跃升至75%以上。
实现“从实验室到牧场”的效益落地
依托智能模型的精准预测，团队围绕奶牛干奶期、泌乳高峰期、应激期等不同生理阶段的营养健康需求，设计了针对性的活性物质干预方案，并在现代牧业、首农畜牧等龙头企业开展了覆盖1.5万头奶牛、持续3年的大规模生产验证。结果表明，模型预测与生产实测结果高度吻合。例如，在泌乳高峰期，通过协同使用葡萄籽原花青素和沙棘黄酮，成功将瘤胃甲烷菌丰度降低38.5%，同时提升乳脂率；在应激期，柑橘黄酮可显著抑制促炎因子，有效缓解热应激对奶牛免疫功能的抑制。这标志着饲用活性物质的应用正式进入“模型驱动、阶段精准、效益可预期”的新阶段。
基于NBCBank-AI，团队成功创制包括柑橘皮提取物在内的4个系列28个功能性产品。研发的柑橘皮提取物新产品，奶牛饲喂显著提升产奶量（6.8%）、饲料有机物质消化率（9.2%）和乳功能性脂肪酸比例（提升18%），同时降低体细胞数（15.3%）和血小板计数（11.7%）。同步降低肝功指标（ALT下降28%，ALP下降19%）并提升免疫球蛋白（IgA/IgG/IgM平均提高21%），投入产出比1：3.5的经济效益。突出的是生态效益：通过协同使用特定活性物质，成功将奶牛瘤胃甲烷菌丰度降低38.5%，单位甲烷排放量较国际同生产水平降低25.7%，实现了经济效益与生态效益的统一。通过“高校—企业—行业”三位一体的全产业链联动推广模式，该成果已在全国范围内得到广泛应用，为产业绿色转型提供了科技支撑。
从理论突破、数据筑基，到模型创制、产业贯通，这套以本草智枢大模型为核心的系统性解决方案，标志着我国在该领域已构建起全球领先的智能化研发能力。团队将继续依托人工智能技术迭代，本草智枢大模型建设，推动饲用活性物质研发的全链条数字化，为畜牧业践行“大食物观”、实现绿色低碳与高质量发展持续注入核心科技动力。（乔瑞）