發(fā)布時間：2017-12-19 16:08

  本文關(guān)鍵詞：基于生理代謝、蛋白組學(xué)和菌群多樣性解析熱應(yīng)激對泌乳奶牛的影響　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著全球氣候持續(xù)變暖,夏季熱應(yīng)激問題顯得尤為突出。熱應(yīng)激對畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大地?fù)p失,奶牛對熱應(yīng)激尤為敏感。盡管當(dāng)前使用了一系列的緩解熱應(yīng)激的措施,仍無法解決夏季奶牛熱應(yīng)激的問題。本文以全球持續(xù)變暖產(chǎn)生的夏季熱應(yīng)激問題為出發(fā)點,以研究奶牛熱應(yīng)激的機理和尋找緩解奶牛熱應(yīng)激的途徑為目的,結(jié)合本團隊在奶牛熱應(yīng)激領(lǐng)域多年的成果積累,進一步地探索熱應(yīng)激奶牛內(nèi)分泌代謝圖譜,利用蛋白組學(xué)技術(shù)揭示熱應(yīng)激奶牛血漿中的差異蛋白及其生物學(xué)功能,基于瘤胃菌群變化解析熱應(yīng)激對奶牛瘤胃功能的影響。試驗一研究了熱應(yīng)激對奶牛血液中激素水平(胰島素、瘦素和脂聯(lián)素)和信號分子(AMP激活蛋白激酶、熱休克信號分子)的影響,并尋找奶牛血液中對熱應(yīng)激敏感的熱休克信號分子,評判熱應(yīng)激。結(jié)果表明:熱應(yīng)激顯著地提高了血液中脂聯(lián)素、AMP激活蛋白激酶(AMPK)、熱休克轉(zhuǎn)錄因子(HSF)、熱休克蛋白27(HSP27)、熱休克蛋白70(HSP70)和熱休克蛋白90(HSP90)的濃度。脂聯(lián)素和AMPK具有關(guān)聯(lián)性,熱應(yīng)激奶牛脂聯(lián)素和AMPK的升高,可能是機體自我調(diào)節(jié)維持穩(wěn)態(tài)的途徑之一。在夏季熱應(yīng)激持續(xù)8周的過程中,奶牛經(jīng)歷了中度熱應(yīng)激、輕度熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激。中度熱應(yīng)激奶牛血液中的HSF和HSP70的濃度顯著地高于輕度熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激奶牛。血液中的HSF和HSP70對熱應(yīng)激程度的變化更為敏感和準(zhǔn)確,推薦將其作為潛在的生物標(biāo)記物用來評判奶牛熱應(yīng)激。試驗二采用2-DE技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜的方法,比較了夏季熱應(yīng)激和春季非熱應(yīng)激奶牛血漿蛋白的變化,以及夏季持續(xù)熱應(yīng)激前后奶牛血漿蛋白的變化。試驗分別于夏季熱應(yīng)激狀態(tài)和春季非熱應(yīng)激狀態(tài)采集奶牛血液樣品。夏季熱應(yīng)激持續(xù)23天后,采集持續(xù)熱應(yīng)激奶牛的血液樣品;同時采集非熱應(yīng)激持續(xù)23天后的奶牛血液樣品,排除泌乳天數(shù)可能對試驗產(chǎn)生的影響。試驗中找到了7個差異蛋白。對差異蛋白進行生物信息學(xué)分析的結(jié)果顯示:持續(xù)熱應(yīng)激產(chǎn)生的差異蛋白與炎癥反應(yīng)緊密相關(guān),甲狀腺轉(zhuǎn)運蛋白前體物(transthyretin precursor)作為內(nèi)源性的抗炎癥調(diào)節(jié)物,在熱應(yīng)激持續(xù)23天后表達(dá)量降低。同時,促炎癥因子:腫瘤壞死因子(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)和白介素-6(interleukin-6,IL-6)顯著地升高,直接證實了持續(xù)熱應(yīng)激導(dǎo)致奶牛發(fā)生炎癥反應(yīng)。然而,本試驗發(fā)掘的差異蛋白數(shù)量有限,未能揭示熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激奶牛生物學(xué)功能的差異。試驗三在試驗二的基礎(chǔ)上,采用iTRAQ蛋白組學(xué)技術(shù),結(jié)合前期代謝組學(xué)的試驗設(shè)計,研究了熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激奶牛血漿中的差異蛋白及其生物學(xué)功能。去除血漿中的高豐度蛋白后,共鑒定出1472種蛋白。其中,85個蛋白在熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激奶牛中呈現(xiàn)差異表達(dá)。GO功能和KEGG信號通路富集分析顯示:熱應(yīng)激導(dǎo)致奶牛血漿中參與免疫調(diào)節(jié)的補體系統(tǒng)表達(dá)量下調(diào),從而引起奶牛的免疫損傷。補體和凝血因子信號通路發(fā)生變化,補體系統(tǒng)(包括:補體C1,C3,C5,C6,C7,C8和C9,補體因子B和補體因子H)顯著下調(diào),凝血系統(tǒng)(包括:凝血因子,維生素K-依賴蛋白和纖維蛋白原)顯著上調(diào)。此外,結(jié)合本試驗的蛋白組學(xué)和前期代謝組學(xué)的結(jié)果,進一步的證實了:熱應(yīng)激導(dǎo)致奶牛糖酵解代謝增強,乳酸含量升高;氨基酸分解代謝增強,機體發(fā)生氮營養(yǎng)重分配;脂肪分解代謝減弱。試驗四研究了夏季突然降溫對熱應(yīng)激奶牛的影響。采用iTRAQ蛋白組學(xué)技術(shù)分析降溫前后的血漿樣品,尋找差異蛋白,從而了解夏季突然降溫導(dǎo)致奶牛機體發(fā)生的生理變化。結(jié)果表明:夏季突然降溫能夠有效的緩解熱應(yīng)激對奶牛生理指標(biāo)和生產(chǎn)性能的負(fù)面影響。這一過程中,奶牛血漿中的血紅蛋白表達(dá)量上調(diào),機體運輸氧氣的能力增強,有助于緩解熱應(yīng)激時,呼吸頻率升高引起的缺氧現(xiàn)象。同時,脂多糖結(jié)合蛋白和結(jié)合珠蛋白表達(dá)量下調(diào),可能是由于降溫緩解了熱應(yīng)激引起的炎癥反應(yīng)。然而,本試驗分析得到的差異蛋白數(shù)量少,且部分差異蛋白的生物學(xué)功能尚不明確。環(huán)境突然降溫緩解奶牛熱應(yīng)激的機理還有待于進一步的研究。試驗五研究了熱應(yīng)激對奶牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)和菌群多樣性的影響,并針對瘤胃中乳酸和乳酸產(chǎn)生菌的變化,進一步的闡明熱應(yīng)激導(dǎo)致血液中乳酸升高的原因。結(jié)果表明:中度熱應(yīng)激導(dǎo)致奶牛的瘤胃pH值極顯著降低,乳酸濃度顯著升高,與粗飼料采食量呈正相關(guān)的乙酸濃度顯著降低,瘤胃中與日糧精料采食比例呈正相關(guān)的鏈球菌屬(Streptococcus)和螺旋體屬(Treponema)顯著升高。瘤胃發(fā)酵參數(shù)和菌群多樣性的變化表明:中度熱應(yīng)激可能引起奶牛的采食行為發(fā)生變化,粗料采食量降低的幅度顯著高于精料,從而起到降低熱應(yīng)激條件下機體產(chǎn)熱的作用。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S823

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1308563