本文關(guān)鍵詞：早期補(bǔ)飼苜蓿調(diào)節(jié)幼齡湖羊生長(zhǎng)和瘤胃發(fā)育的機(jī)制研究　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：健康的瘤胃是反芻動(dòng)物飼養(yǎng)的核心,貫穿于反芻動(dòng)物的各個(gè)生長(zhǎng)、生產(chǎn)周期之中。固體型精料開(kāi)食料的補(bǔ)飼在促進(jìn)幼齡反芻動(dòng)物瘤胃乳頭增殖的同時(shí),也可能造成瘤胃食糜粘附、酸中毒等,影響瘤胃健康。研究表明,粗飼料的補(bǔ)飼不僅能夠提高反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能,還能降低瘤胃食糜粘附,促進(jìn)瘤胃健康,但粗飼料促進(jìn)瘤胃發(fā)育的機(jī)制尚不清楚。本論文以幼齡湖羊?yàn)閷?duì)象,研究了早期補(bǔ)飼苜蓿對(duì)斷奶前后生產(chǎn)性能和瘤胃發(fā)育的影響,并從瘤胃微生物、代謝物、瘤胃基因表達(dá)三個(gè)方面,初步探索了補(bǔ)飼苜蓿促進(jìn)羔羊生長(zhǎng)和瘤胃發(fā)育的機(jī)制。研究從宏觀到微觀、從基因到代謝,為促進(jìn)瘤胃早期健康發(fā)育提供了重要支撐。1早期補(bǔ)飼苜蓿對(duì)幼齡湖羊生長(zhǎng)和瘤胃發(fā)育的影響試驗(yàn)選取66頭5日齡湖羊,經(jīng)5天適應(yīng)期后,開(kāi)始正式試驗(yàn),試驗(yàn)期共8周。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)(10日齡,第0周),隨機(jī)屠宰6只作為未采食固體飼料的基線組(CON),其余60只隨機(jī)分為兩組:精料組(STA)飼喂代乳粉和顆粒狀精料開(kāi)食料;苜蓿組(S-ALF)在精料組日糧的基礎(chǔ)上加飼苜蓿。所有試驗(yàn)羊在第4周末(38日齡)斷奶。斷奶后,所有湖羊飼喂相同的苜蓿和粉狀精料(限飼300g/天)。每周連續(xù)兩天測(cè)定采食量、體重(BW);第8周使用全收糞法測(cè)定消化率。于試驗(yàn)期第1、2、4、5、8周末,每組隨機(jī)選取6頭湖羊進(jìn)行屠宰;宰前頸靜脈采血,宰后立即測(cè)定胴體、前胃和臟器重,采集瘤胃組織及內(nèi)容物,用于后續(xù)分析。結(jié)果顯示,與STA組相比,斷奶前S-ALF組精料開(kāi)食料采食量在第4周有上升的趨勢(shì)(P0.10),總干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)和中性洗滌纖維(NDF)采食量、BW和日增重(ADG)在第3、4周均顯著高于STA組(P0.05);斷奶后,S-ALF 組精料采食量(P0.05)、BW(P0.01)、ADG(P0.10)、胴體重(P0.05)顯著高于STA組,前胃重(P0.10)和臟器重(P0.10)有高于STA組的趨勢(shì)。斷奶后一周,S-ALF組羔羊血液尿素氮濃度高于STA組(P0.05),而丙酸的比例顯著降于STA組(P0.05),pH值未發(fā)生顯著變化。瘤胃上皮營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)載體mRNA表達(dá)量結(jié)果顯示,斷奶前,S-ALF組MCT4的相對(duì)表達(dá)量在數(shù)值上高于STA組;NHE1、NHE2和NHE3的表達(dá)量在S-ALF組斷奶前后均無(wú)顯著變化,但STA組NHE2和NHE3分別在第2和4周增加達(dá)到顯著水平(P0.05),NHE1隨日齡增加而增加,在第8周顯著高于第0周(P0.05)。S-ALF血液中β-羥丁酸的含量在斷奶后顯著高于STA組(P0.01),瘤胃上皮粘附斑塊的發(fā)生率低于STA組,瘤胃肌肉層厚度在第4周顯著高于STA組(P0.05),瘤胃角質(zhì)層厚度、乳頭長(zhǎng)度和寬度兩組無(wú)顯著差異。瘤胃上皮緊密連接蛋白和炎癥因子mRNA表達(dá)量結(jié)果顯示,S-ALF組claudin-1、claudin-4、occludin、IL-1β、IL-6、IL-10和TGF-β1的表達(dá)量在斷奶前后均無(wú)顯著變化,而 STA組claudi-的表達(dá)量在第 2 周顯著增加(P0.05),claudin-4、occludin、1β、IL-6、IL-10和TGF-β1的表達(dá)量在斷奶后一周顯著增加(P0.05)。上述結(jié)果表明,早期補(bǔ)飼苜蓿能夠促進(jìn)羔羊采食,增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入量,并促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,促進(jìn)瘤胃發(fā)育,維持瘤胃上皮屏障的穩(wěn)定,減少斷奶時(shí)的炎癥反應(yīng),從而促進(jìn)羔羊的生產(chǎn)性能,并使羔羊在斷奶后能盡快適應(yīng)飼糧的轉(zhuǎn)換,減緩斷奶應(yīng)激。2早期補(bǔ)飼苜蓿對(duì)幼齡湖羊瘤胃微生物演替的影響相似性分析(ANOSIM)顯示,與STA組相比,斷奶前S-ALF瘤胃內(nèi)容物中微生物和瘤胃上皮微生物區(qū)系與斷奶后微生物區(qū)系更加相似。瘤胃內(nèi)容物中微生物多樣性結(jié)果顯示,斷奶前,和第0周相比,STA組Actinobacteria的相對(duì)豐度從2.1%升高至17.4%,而Firmicutes的相對(duì)豐度從52.0%降低至39.0%;斷奶后,和第4周相比,Bacteroidetes的相對(duì)豐度從41.0%增加至51.0%,Proteobacteria的相對(duì)豐度從2.2%增加至5.0%,而Actinobacteria的相對(duì)豐度從17.4%降低至2.2%。S-ALF組瘤胃內(nèi)容物中微生物相對(duì)豐度的變化與精料組趨勢(shì)基本一致。屬水平分析顯示,S-ALF組Butyrivibrio的相對(duì)豐度在斷奶前逐漸升高,而STA組Butyrivibrio的含量在斷奶后才開(kāi)始升高;斷奶后,S-ALF組 unclassified Clostridiales 和 unclassifiedMogibacteriaceae 的相對(duì)豐度顯著高于 STA 組(P0.05);和斷奶前相比,斷奶后STA組有15個(gè)屬變化顯著,而S-ALF組中只有6個(gè)屬變化顯著。瘤胃上皮微生物多樣性結(jié)果顯示,斷奶前,和第0周相比,STA組Actinobacteria的相對(duì)豐度從2.5%升高至19.1%(P0.05);斷奶后,和第4周相比,STA組上皮Firmicutes 27.0%升高至 46.3%(P0.05),Proteobacteria的相對(duì)豐度從 19.6%升高至28.6%(P0.05),Bacteroidetes 的相對(duì)豐度從32.6%降低至 21.0%(P0.05),Actinobacteria的相對(duì)豐度從19.1%降低至1.98%(P0.05)。S-ALF組瘤胃上皮微生物含量的變化與精料組趨勢(shì)基本一致。屬水平分析顯示,斷奶前S-ALF組unclassifiedClostridiales、Mogibacterium、unclassified Ruminococcaceae、Atopobium、Succiniclasticum 和 Butyrivibrio的相對(duì)豐度顯著高于STA組(P0.05);和斷奶前相比,斷奶后STA組上皮微生物有18個(gè)屬變化顯著,而S-ALF組上皮粘附微生物只有7個(gè)屬變化顯著。上述結(jié)果表明,補(bǔ)飼苜蓿能誘導(dǎo)瘤胃微生物區(qū)系在斷奶前就部分接近斷奶后,減少斷奶前后細(xì)菌屬水平的變化,提高微生物區(qū)系的穩(wěn)定性,從而促進(jìn)羔羊?qū)嗄毯蟾呃w維日糧的適應(yīng)性,減少斷奶應(yīng)激。3早期補(bǔ)飼苜蓿對(duì)瘤胃微生物代謝產(chǎn)物的影響代謝組學(xué)結(jié)果顯示,和斷奶前(第4周)相比,斷奶后一周的STA組羔羊瘤胃中有21個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著增加,25個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著降低(VIP≥1.0且|Log2(FC)|≥1.0),富集的關(guān)鍵代謝通路為精氨酸和脯氨酸代謝(P=0.035)、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸代謝(P=0.038)以及D-谷氨酰胺和D-谷氨酸鹽的代謝(影響因子=1.0);斷奶后一周的S-ALF組羔羊瘤胃中有18個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著增加,19個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著降低(VIP≥1.0且|Log2(FC)|≥1.0),富集的關(guān)鍵代謝通路為淀粉和蔗糖代謝(P=0.012)以及D-谷氨酰胺和D-谷氨酸鹽(影響因子=1.0)。斷奶前,和STA組相比,S-ALF組中有21個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著增加,5個(gè)代謝物相對(duì)濃度顯著降低(VIP1.0且|Log2(FC)|≥1.0),富集的關(guān)鍵代謝通路為丁酸甲酯代謝(P=0.048);斷奶后,和STA組相比,S-ALF組中有18個(gè)代謝物相對(duì)濃度顯著增加,8個(gè)代謝物的相對(duì)濃度顯著降低(VIP≥1.0且|Log2(FC)|≥1.0),富集的關(guān)鍵代謝通路為淀粉和蔗糖代謝(P=0.006)。相關(guān)分析結(jié)果顯示,尿酸和泛酸與瘤胃內(nèi)容物中Butyrivibrio呈正相關(guān)(P0.05且R0.50);胍基乙酸、植烷酸、塔格糖、苯甲酸和葡萄糖醛酸與瘤胃內(nèi)容物中unclassified Mogibacteriaceae呈正相關(guān)(P0.05且 R0.50);香芹酮與瘤胃上皮Bifidobacterium呈正相關(guān)(P0.05且R0.50),水楊酸、半胱氨酰甘氨酸與Bifdobacterium呈負(fù)相關(guān)(P0.05且R-0.50);水楊酸、半胱氨酰甘氨酸與瘤胃上皮Mogibacterium呈正相關(guān)(P0.05且R0.50);乳糖、半胱氨酰甘氨酸與瘤胃上皮Succiniclasticum呈正相關(guān)(P0.05且R0.50),香芹酮與Succiniclasticum呈負(fù)相關(guān)(P0.05且R-0.50)。上述結(jié)果表明,補(bǔ)飼苜蓿改變瘤胃中代謝產(chǎn)物的組成,其中與瘤胃內(nèi)容物中微生物相關(guān)的代謝物與供給能量、調(diào)控瘤胃菌群、維持瘤胃厭氧環(huán)境和肝臟的解毒作用有關(guān),與瘤胃上皮微生物相關(guān)的代謝物與促進(jìn)瘤胃上皮發(fā)育、維持瘤胃上皮健康和氨基酸代謝有關(guān)。4早期補(bǔ)飼苜蓿對(duì)湖羊瘤胃壁基因表達(dá)的影響瘤胃轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果顯示,和第0周相比,斷奶前STA組有580個(gè)基因顯著上調(diào),833個(gè)基因顯著下調(diào)(FDR≤0.05且|Log2(FC)|≥1);S-ALF組斷奶前有637個(gè)基因顯著上調(diào),939個(gè)基因顯著下調(diào)(FDR≤0.05且|Log2(FC)|≥1)。和斷奶前相比,斷奶后一周STA組有66個(gè)基因顯著上調(diào),93個(gè)基因顯著下調(diào)(FDR≤0.05且|Log2(FC|≥1);S-ALF組有27個(gè)基因顯著上調(diào),31個(gè)基因顯著下調(diào)(FDR≤0.05且|Log2(FC)|≥1),且變化的基因與STA組不同。斷奶前,S-ALF組中CYP1A1、MYOM1、PDK4表達(dá)量顯著高于STA組,ZNFX1-AS1_2表達(dá)量顯著低于STA組;斷奶后,S-ALF組中ADIPOQ、C7表達(dá)量顯著高于STA組,FABP4、GPNMB表達(dá)量顯著低于STA組(FDR≤0.05且|Log2(FC)||≥1)。隨機(jī)選取10個(gè)基因,采用熒光定量PCR進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示,熒光定量PCR與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果趨勢(shì)一致,說(shuō)明轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果一致。上述結(jié)果表明,漸進(jìn)性補(bǔ)飼苜蓿在斷奶前誘導(dǎo)部分基因的變化,使斷奶前瘤胃壁的基因表達(dá)狀態(tài)更接近斷奶后,減少斷奶帶來(lái)的瘤胃壁基因表達(dá)的變化,緩解斷奶應(yīng)激。4早期補(bǔ)飼苜著促進(jìn)生長(zhǎng)和瘤胃發(fā)育的機(jī)制多元分析羔羊生長(zhǎng)、瘤胃發(fā)育指標(biāo)、瘤胃微生物豐度和瘤胃組織基因表達(dá)的結(jié)果顯示,漸進(jìn)性的采食苜蓿在斷奶前增加瘤胃內(nèi)容物中Butyrivibrio的相對(duì)豐度,提高瘤胃消化NDF的能力;增加瘤胃上皮Butyrivibrio和Succiniclasticum的相對(duì)豐度,促進(jìn)瘤胃上皮對(duì)丁酸和丙酸的利用,同時(shí)增加瘤胃上皮unclassified Clostridiales、unclassified Ruminococcaceae和Atopobium的相對(duì)豐度,促進(jìn)瘤胃上皮的健康;在斷奶后,增加羔羊瘤胃內(nèi)容物中 unclassified Clostridiales、unclassifiedMogibacteriaceae 的相對(duì)豐度,提高瘤胃的纖維消化能力,促進(jìn)對(duì)高纖維日糧的適應(yīng)性,緩解斷奶應(yīng)激,從而促進(jìn)斷奶前后瘤胃的發(fā)育,并進(jìn)一步提高羔羊的生產(chǎn)性能。早期補(bǔ)飼苜蓿的湖羊瘤胃中香芹酮的相對(duì)濃度降低,ZNFX1-AS1_2表達(dá)量降低,MYOM1的表達(dá)量增加,它們分別在瘤胃微生物代謝、瘤胃細(xì)胞增殖和瘤胃肌肉發(fā)育中起著不同作用,可能作為苜蓿誘導(dǎo)瘤胃發(fā)育在斷奶前的生物標(biāo)志物;斷奶后,補(bǔ)飼苜蓿的羔羊瘤胃中有較高濃度的胍基乙酸,在斷奶后維持能量供應(yīng)具有重要作用,可能作為苜蓿誘導(dǎo)瘤胃發(fā)育在斷奶后的生物標(biāo)志物。因此,早期補(bǔ)飼苜蓿在斷奶前增加羔羊瘤胃內(nèi)容物中Butyrivibrio的相對(duì)豐度,增加斷奶后 unclassified Clostridiales、unclassified Mogibacteriaceae 的相對(duì)豐度,提高瘤胃的纖維消化能力;增加瘤胃上皮 Butyrivibrio 和 Succiniclasticum、unclassified Clostridiales、unclassified Ruminococcaceae和Atopobium的相對(duì)豐度,促進(jìn)瘤胃上皮的健康發(fā)育;增加斷奶后瘤胃中胍基乙酸和麥芽糖等代謝產(chǎn)物的濃度,提高斷奶后的能量供應(yīng);促進(jìn)斷奶前基因的表達(dá),而在斷奶后維持基因表達(dá)的穩(wěn)定,從而減少斷奶時(shí)的炎癥反應(yīng),提高能量供應(yīng),減緩斷奶應(yīng)激,從而提高生產(chǎn)性能。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S826.5
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本文編號(hào)：1316935