奶產(chǎn)量和乳蛋白率是評(píng)價(jià)奶牛泌乳性能的重要指標(biāo),直接關(guān)乎奶業(yè)利潤,而乳蛋白產(chǎn)量(MPY)是反映二者的綜合性指標(biāo)。本研究從奶牛自身生理角度出發(fā),以經(jīng)產(chǎn)泌乳中期荷斯坦奶牛為研究對(duì)象,通過生理階段、血液生化參數(shù)和血清激素分析,初步探究影響奶牛MPY的生理因素,進(jìn)一步借助血液代謝組和全血轉(zhuǎn)錄組,從代謝-轉(zhuǎn)錄層面深入解析奶牛MPY差異的原因和調(diào)控機(jī)制,并挖掘出可反映奶牛MPY的潛在生物標(biāo)志物,具有重要的實(shí)踐意義。1 影響奶牛乳蛋白產(chǎn)量的生理因素初探在飼喂相同日糧和相同管理?xiàng)l件下,選取287頭健康的泌乳中期荷斯坦奶牛,記錄產(chǎn)奶量、分析乳成分,并抽取頸靜脈血樣分析血液生化參數(shù)和血清激素。首先依據(jù)胎次和泌乳天數(shù)(DIM)分組,分析奶牛不同生理階段下泌乳性能、血液生化參數(shù)和血清激素水平;隨后分析高、低MPY奶牛(HH、LL)的血液生化參數(shù)和血清激素差異,并結(jié)合全群關(guān)聯(lián)分析,初步挖掘影響奶牛MPY的生理因素。1.1胎次和泌乳天數(shù)對(duì)奶牛泌乳性能、血液生化參數(shù)和血清激素的影響將奶牛按照胎次分為5組(胎次2-胎次6),按照DIM分為4組(DIM=90-119、120-149、150-179和180-219),分析比較不同胎次組或DIM組奶牛的泌乳性能指標(biāo)、血液生化參數(shù)和血清激素水平,探究胎次和DIM對(duì)奶牛泌乳性能和上述血液指標(biāo)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),奶產(chǎn)量和乳蛋白率均受胎次和DIM的影響(P0.05),而MPY僅受胎次影響,其在胎次2-4組間保持穩(wěn)定,并顯著高于6胎組(P= 0.020)。與蛋白代謝、能量供應(yīng)、肝腎功能和氧化應(yīng)激有關(guān)的14個(gè)血液生化參數(shù)中,總蛋白、β-羥基丁酸和肌酐均受二者影響(P0.05);總膽固醇(P=0.001)和超氧化物歧化酶(P=0.034)僅受胎次影響;而血清尿素氮(P0.001)、血糖(P0.001)、非酯化脂肪酸(P0.001)、總膽紅素(P0.001)、丙二醛(P0.001)、谷胱甘肽過氧化物酶(P= 0.038)和總抗氧化能力(P=0.001)僅受DIM影響。胎次對(duì)血清中所有的檢測(cè)激素均無顯著影響,而胰高血糖素(P=0.012)、IGF-1(P=0.001)和胰島素敏感性指數(shù)(RQUICKI,P0.001)受DIM的影響,且DIM和胎次在胰高血糖素上存在交互作用(P=0.015)。1.2高低MPY奶牛的的血液生化參數(shù)和激素為了深入探究影響奶牛MPY的自身代謝因素,從上述287頭試驗(yàn)牛中選取20頭奶產(chǎn)量和乳蛋白率均高的個(gè)體(奶產(chǎn)量34.5 kg/d,乳蛋白率3.2%)作為高M(jìn)PY組(HH:MPY1.11 kg/d),選取20頭奶產(chǎn)量、乳蛋白率均低的個(gè)體(奶產(chǎn)量31.0 kg/d,乳蛋白率2.9%)作為低MPY組(LL:MPY0.87 kg/d);同時(shí)控制兩組間胎次和DIM無顯著差異,并將胎次和DIM作為固定效應(yīng)引入統(tǒng)計(jì)模型,分析HH、、LL組奶牛的血液生化參數(shù)和血清激素差異,并結(jié)合全群關(guān)聯(lián)分析,初步挖掘影響奶牛MPY的生理因素。研究發(fā)現(xiàn)僅總膽固醇和丙二醛在兩組間存在顯著差異,且HH組顯著高于LL組(P0.05);HH組胰島素有顯著高于LL組的趨勢(shì)(P=0.055)。全群關(guān)聯(lián)分析顯示總膽固醇(r= 0.341,P0.01)和超氧化物歧化酶(r=0.190,P0.05)與MPY顯著正相關(guān),而血糖(r=-0.141,P0.05)、丙二醛(r=-0.134,P0.05)和IGF-1(r=-0.189,P0.05)與MPY顯著負(fù)相關(guān)。2基于血清代謝組探究奶牛乳蛋白產(chǎn)量的調(diào)控通路及代謝標(biāo)志物將1.2部分的HH、LL牛作為本研究的試驗(yàn)牛,應(yīng)用氣相色譜-飛行時(shí)間檢測(cè)器串聯(lián)質(zhì)譜(GC-TOF/MS)檢測(cè)、鑒定血清中的代謝物,應(yīng)用超高效液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用(UHPLC-MS/MS)定量關(guān)鍵差異代謝物。本試驗(yàn)共鑒定出178種代謝物質(zhì),其中差異代謝物36種(VIP1,P0.05),主要圍繞纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸生物合成(P= 0.021,Impactvalue=0.333)和甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝(P=0.027,Impact value=0.243);生物標(biāo)志物分析和定量結(jié)果顯示,馬尿酸、煙酰胺和壬酸三種物質(zhì)可作為反映奶牛MPY的潛在生物標(biāo)志物(AUC=0.943)。3基于全血轉(zhuǎn)錄組探究影響奶牛乳蛋白產(chǎn)量的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制從287頭試驗(yàn)牛中選取12頭奶牛,其中6頭奶產(chǎn)量和乳蛋白率均最高的個(gè)體(奶產(chǎn)量36.0kg/d,乳蛋白率3.14%)作為高M(jìn)PY組(HH:MPY1.14kg/d),6頭奶產(chǎn)量和乳蛋白率均低的個(gè)體(奶產(chǎn)量33.0 kg/d,乳蛋白率2.95%)作為低MPY組(LL:MPY0.95kg/d),應(yīng)用Novaseq 6000進(jìn)行全血轉(zhuǎn)錄組學(xué)檢測(cè)。本試驗(yàn)共鑒定出核心基因11003個(gè),其中10257個(gè)為已知功能基因,其分子功能主要圍繞結(jié)合(25%)和催化活性(25%),主要參與代謝進(jìn)程(25%)和生物調(diào)控(20%)等生物學(xué)過程。共鑒定差異基因326個(gè)(DEGs:P0.05,FC1.5或FC-1.5),其中HH組上調(diào)基因225個(gè),下調(diào)基因101個(gè)。DAVID功能注釋分析顯示DEGs主要圍繞防御反應(yīng)、免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)等(P0.001);獨(dú)創(chuàng)通路分析(IPA)顯示DEGs主要參與GP6信號(hào)、ILK信號(hào)和白細(xì)胞浸潤等功能通路(P0.05,z-score≥1或z-score:≤-1)。選取兩組間差異較大的7個(gè)基因進(jìn)行qPCR驗(yàn)證,除H2AFY2表達(dá)量過低無法準(zhǔn)確定量外,剩余6個(gè)DEGs均存在顯著差異,且qPCR結(jié)果與RNA-seq的差異趨勢(shì)一致。權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)結(jié)果顯示3個(gè)基因模塊與MPY顯著正相關(guān)(P0.05),同時(shí)與奶產(chǎn)量和乳蛋白率顯著正相關(guān)(趨勢(shì));1個(gè)基因模塊與MPY顯著負(fù)相關(guān)(P0.05),同時(shí)與奶產(chǎn)量和乳蛋白率顯著負(fù)相關(guān)(趨勢(shì));通過DAVID功能分析顯示與MPY成正相關(guān)的基因模塊主要參與信號(hào)調(diào)控、刺激反應(yīng)及正調(diào)控蛋白代謝進(jìn)程,而與MPY成負(fù)相關(guān)的基因模塊則主要圍繞代謝負(fù)調(diào)控和調(diào)節(jié)含氮物質(zhì)代謝進(jìn)程等功能。生物標(biāo)志物和定量分析顯示COL18A1可作為鑒定奶牛MPY的潛在生物標(biāo)志物(AUC =1)綜上所述,相同日糧和管理?xiàng)l件下,奶牛自身生理因素(生理階段、血液生化、血清激素水平)初步反映了奶牛MPY的差異原因;結(jié)合血清代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)深入挖掘造成奶牛MPY差異的通路及調(diào)控機(jī)制,為從生理角度研究如何提高奶牛MPY奠定了基礎(chǔ)。本研究鑒定出可以反映奶牛MPY的生物標(biāo)志物,具有重要的實(shí)踐意義。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S823
【部分圖文】：

提出了更高的要求。據(jù)２０１８年國民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公布，我國牛奶總產(chǎn)量為??３０７５萬噸（國家統(tǒng)計(jì)局，２０１９）。聯(lián)合國糧農(nóng)組織公布的數(shù)據(jù)顯示，２０１８年我國??牛奶總產(chǎn)量居于世界第六位（圖１－１），位于印度、歐盟、美國、巴基斯坦和巴西??之后，相較于前幾年排名有所降低，這主要與國內(nèi)縮減了小型牛場(chǎng)數(shù)量，致使奶??牛存欄量降低，而與此同時(shí)印度和巴基斯坦的奶牛存欄數(shù)增加有關(guān)（聯(lián)合國糧農(nóng)??組織，２０１９）。同時(shí)，資料顯示２０１８年美國奶牛單產(chǎn)超過１０．５噸（美國農(nóng)業(yè)部，??２０１９），而我國２０１８年的奶牛單產(chǎn)為７．４噸（中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，２０１９），??僅為美國奶牛單產(chǎn)的７０％左右，因此國內(nèi)奶牛單產(chǎn)仍然有有較大的提升空間。另??一方面，現(xiàn)行的生乳標(biāo)準(zhǔn)較低，將不利于指導(dǎo)、刺激奶業(yè)的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展，以ＭＰ??為例，國標(biāo)規(guī)定生乳中ＭＰ含量為２．８％，而歐美國家多在３．２％以上，新西蘭更是??高迖３．８％。綜上

?１０??Ｌｏｇ２（ＦＣ）??圖３－３?ＨＨ、ＬＬ奶牛血清代謝組火山圖??Ｆｉｇｕｒｅ?３－３?Ｖｏｌｃａｎｏ?ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｓｅｒｕｍ?ｍｅｔａｂｏｌｏｍｅ?ｆｏｒ?ＨＨ?ａｎｄ?ＬＬ??Ｔｈｅ?ｒｅｄ?ｏｒ?ｂｌｕｅ?ｄｏｔ?ｉｎｄｉｃａｔｅｓ?ａ?ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅ?ｔｈａｔ?ｉｓ?ｍｏｒｅ?ａｂｕｎｄａｎｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?ＨＨ??ｏｒ?ＬＬ?ｇｒｏｕｐ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．?ＦＣ?＝?ｆｏｌｄ?ｃｈａｎｇｅ，?ｍｅａｎ?ｖａｌｕｅ?ｏｆ?ｐｅａｋ?ａｒｅａ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ＨＨ??ｇｒｏｕｐ／ｍｅａｎ?ｖａｌｕｅ?ｏｆ?ｐｅａｋ?ａｒｅａ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ＬＬ．?ＨＨ?＝?ｃｏｗｓ?ｗｉｔｈ?ｈｉｇｈｅｒ?ｍｉｌｋ?ｙｉｅｌｄ?（ＭＹ?＞??３４．５?ｋｇ／ｄ）?ａｎｄ?ｈｉｇｈｅｒ?ｍｉｌｋ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｃｏｎｔ

３．１?ｎｍｏｌ／Ｌ和６．１?ｎｍｏｌ／Ｌ，ＮＡＡ的方法最低檢出限和方法最低定量哏值分別為??６．１ｎｍｏｌ／Ｌ和１２．２ｎｍｏｌ／Ｌ。ＨＵＡ和ＮＡＡ校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)（Ｒ２）分別為０．９９９??和０．９９７?（圖３－７），表明質(zhì)譜反應(yīng)和ＨＵＡ、ＮＡＡ的定量關(guān)系良好。??Ｈｉｐｐｕｒｉｃ?ａｃｉｄ??ＩＷ＊?？｛Ｓｌｌ＜ｎＭＦｉａｒｌ？０ＶＣＦ＞０００００ｆ＇０ｅ００ＣＯ＾？００（ｌ２３００００－＞Ｈ００００）Ｎ１７１？ｌｌ＜＾０１ｄ??ａ＊??Ｓｔａｎｄａｒｄ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??ＩＭ＞?？ＥＳＪＭＲＭＦｒａ９－ｌ３〇（ＶＣＦ＞００００〇Ｆ＞〇ＯＯＯＣＩ〇ｅ｝０?０（ｉｎ〇０００?＞?８０００００）Ｋ１７ｔ？ｉｅ－Ｓ？ｉｖｌ＊；４８ｄ??Ｓａｍｐｌｅ?Ａ１３??Ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅ??ＩＩＯ?＞?？ＥＳＩ?ＭＲＭ?ｆ?ＷＣＴ?？０?０００?ＤＦ＊０?０００?ＯＤ〇１０?０?（ＩＳＯ?００００?＞?Ｉ０Ｓ?００００）?２０ｔ?０??ｌｉ－??１－??“?Ｓｔａｎｄａｒｄ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??１Ｍ?＜?＞ＥＳＩ?ＭＲＭ?Ｆ（ａ９＊ａ〇?９／Ｃｆ－Ｃ?０００?ＯＦ？０?０００?ＯＯｔｆｌＯ?０?（１Ｂ０?００００?■＞?Ｋｆｉ?００００）?？ｔ７１２ｌ？ＳａｎｖＨ?２－４０?ｄ??？??Ｉ??Ｓａｍｐｌｅ?Ａ１３??？７?＿４?Ｍ?０１?Ｉ?１７?Ｍ?１＞?Ｉ丨?７?９７?？＞?１?１２?１４?１（?３１?＜?４７?＜４?４１?？應(yīng)?＆?＆丨?Ｍ?ｉ？＆雇（１７?Ｍ?ｆｌ?ｌ＞?７?７７?Ｍ?ｔ４?＞？
【參考文獻(xiàn)】

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1 張輝;安娜;閆素梅;史彬林;李春燕;李然然;郭曉宇;;奶牛不同泌乳階段的產(chǎn)奶性能與營養(yǎng)狀況血液生化指標(biāo)相關(guān)性研究[J];飼料工業(yè);2015年15期

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本文編號(hào)：2877353