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母猪日粮蛋白水平对子代梅山猪骨骼肌特性的影响及其表遗传机制

王金泉  
【摘要】:研究表明,母体营养可以影响子代代谢稳态、生长性能和疾病易感性。作为体内最大的蛋白质储存库,骨骼肌易受日粮蛋白的影响。妊娠期和(或)哺乳期母猪日粮高营养(摄入量或能量)对仔猪肌肉生长和结构的影响已有报道。然而,整个妊娠期和哺乳期母猪日粮蛋白水平对子代骨骼肌肌纤维特性的影响尚无报道。本试验的目的是研究母猪在整个妊娠期和哺乳期饲喂不同蛋白水平日粮对断奶仔猪和育肥猪骨骼肌特性的影响以及相关机理。 1母猪日粮蛋白水平对-子-代骨骼肌特性的影响 14头初产纯种小梅山母猪随机分为低蛋白组(LP)和高蛋白组(HP)。高蛋白组母猪在妊娠期和哺乳期分别饲喂含粗蛋白12%和14%的日粮,而低蛋白组母猪分别饲喂含粗蛋白6%和7%的日粮。出生24 h内将每窝仔猪数调整为7-8头,35日龄断奶。断奶后两组仔猪饲喂相同的标准日粮至出栏。断奶(35日龄)和出栏(8月龄)时每组每窝选1头雄性仔猪屠宰采样。 分别在35日龄和8月龄采集背最长肌和腰大肌样本,用于研究子代生长、肉质、肌纤维组织学特征、生化指标和相关基因表达。运用HE染色测定了35日龄仔猪背最长肌和腰大肌肌纤维横截面积。在8月龄,采用常规肌肉品质检测方法测定了育肥猪肉质指标,并且采用ATPase染色对背最长肌肌纤维数目、类型以及面积进行了测量和分类。测定了35日龄和8月龄猪背最长肌和腰大肌肌内甘油三酯和糖原含量,并运用Real-time PCR和Western blotting测定了肌球蛋白重链mRNA和蛋白表达。 结果显示:1)35日龄仔猪体重、背最长肌和腰大肌重量HP组均显著或极显著高于LP组(P0.05、P0.01、P0.05)。然而,8月龄猪的体重、胴体重、背最长肌和腰大肌重在两组之间均无显著差异,提示断奶后仔猪出现了补偿性生长。2)8月龄猪背最长肌和腰大肌所有的肉质指标(pH24 h、系水力、剪切力、蒸煮损失、滴水损失和肉色)在HP组与LP组之间均无显著差异。3)35日龄仔猪HP组背最长肌和腰大肌肌纤维横截面积显著高于LP组(P0.05);8月龄猪眼肌面积在HP组与LP组之间无显著差异。高蛋白日粮极显著增加了肌纤维横截面积(P0.01),故背最长肌肌纤维总数目HP组极显著低于LP组(P0.01)。肌纤维的肥大并未呈现肌纤维类型依赖性,HP组Ⅰ型肌纤维和Ⅱ型肌纤维横截面积均极显著增加(P0.01),同时伴随Ⅰ型纤维比例增加(P0.01)和Ⅱ型纤维比例降低(P0.01)。4)母猪日粮蛋白水平没有影响35日龄和8月龄猪背最长肌和腰大肌肌内甘油三酯含量,8月龄猪背最长肌糖原含量HP组与LP组相比有下降的趋势(P=0.057)。5)35日龄仔猪背最长肌肌球蛋白重链(Myosin heavy chain, MyHC)Ⅱb mRNA表达HP组显著高于LP组(P0.05);在腰大肌,HP组仔猪MyHCⅡx mRNA显著增加(P0.05)同时MyHCⅠmRNA水平显著下降(P0.05)。与mRNA的变化一致,背最长肌MyHCⅡ蛋白表达HP组也显著高于LP组(P0.05)。然而,8月龄猪背最长肌和腰大肌MyHCⅡb mRNA表达HP组显著低于LP组(P0.05),腰大肌MyHCⅡxmRNA表达显著低于LP组(P0.05);同时,HP组背最长肌和腰大肌MyHCⅡ蛋白表达均显著低于LP组(P0.05)。以上结果表明,尽管在体重和肌肉重上出现了完全的补偿生长,但是母猪日粮蛋白水平对子代骨骼肌肌纤维的特性产生了影响,高蛋白日粮导致了8月龄猪肌纤维类型由快向慢的转化。 2母猪日粮蛋白水平影响子代MyHCⅡb表达表遗传机制的研究 目前,母体营养影响肌纤维的表遗传机制未见报道。通过以上研究发现,母猪日粮蛋白水平引起子代骨骼肌纤维类型转化和MyHC mRNA表达发生改变,尤其是MyHCⅡb mRNA表达变化尤为显著。骨骼肌中MyHCⅡb型比例和蛋白含量可影响动物骨骼肌代谢类型,并与肌肉品质相关,易受营养的影响。因此,我们以MyHCⅡb基因为研究对象,探讨母猪日粮蛋白水平导致子代骨骼肌肌纤维类型变化的表遗传调节机制。运用染色质免疫沉淀和甲基化DNA免疫沉淀测定了35日龄仔猪背最长肌和8月龄猪背最长肌、腰大肌MyHCⅡb基因启动子区组蛋白(H3ac、H3K4me3、H3K9mel和H3K27me3)的修饰情况和DNA甲基化的程度,比较了母猪不同日粮蛋白水平之间及不同类型肌肉之间MyHCⅡb基因表达的差异和表遗传修饰的变化。 结果显示:1)在35日龄,母猪高蛋白日粮增加了背最长肌MyHCⅡb mRNA的表达(P0.05),MyHCⅡb基因启动子区组蛋白H3ac、H3K4me3、H3K9mel的富集水平HP组高于LP组(P0.05)。提示在35日龄,H3ac、H3K4me3和H3K9mel与MyHCⅡb基因激活相关;H3K27me3水平和DNA甲基化程度高、低蛋白组之间无显著差异,提示二者可能没有参与调控MyHCⅡb基因的表达。2)然而,8月龄猪背最长肌和腰大肌MyHCⅡb基因启动子区组蛋白状态与35日龄仔猪相比发生了不同的变化。H3ac和H3K4me3水平HP组低于LP组(P0.05),伴随HP组MyHCⅡb mRNA表达较低(P0.05);HP组H3K9mel的水平高于LP组(P0.05),与MyHCⅡbmRNA表达反向,提示在8月龄H3K9mel水平的增加可能抑制了MyHCⅡb基因的表达;H3K27me3水平和DNA甲基化程度在高、低蛋白组间也无显著差异。3)8月龄猪不同肌肉类型MyHCⅡb基因启动子区表遗传修饰的比较显示,表达MyHCⅡb基因丰度高的背最长肌H3ac和H3K4me3的水平均高于表达较少MyHCⅡb基因的腰大肌(P0.05);在HP组内,MyHCⅡb基因H3K9mel和H3K27me3水平背最长肌显著低于腰大肌(P0.05);但在LP组内,H3K9mel水平表现出背最长肌显著低于腰大肌的趋势(P=0.066),而H3K27me3在两种类型肌肉间无显著差异;DNA甲基化程度背最长肌和腰大肌之间无显著差异。以上结果表明,在妊娠期和哺乳期母猪日粮蛋白水平导致了子代骨骼肌MyHCⅡb基因启动子区组蛋白修饰发生了不同的变化,DNA甲基化状态未受影响,这种变化可能介导了肌球蛋白重链基因表达的变化,从而影响了骨骼肌肌纤维类型转化及特性。同时,MyHCⅡb基因启动子区组蛋白修饰的不同也表现在不同类型肌肉之间。


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