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大蒜油对山羊瘤胃生物氢化、乳脂肪酸组成及乳腺脂肪生成相关基因表达影响的研究

朱智  
【摘要】:随着经济的发展和人们生活水平的不断改善,食品中含有的可能有益于维持健康和抵御疾病的微量成分日益受到重视。高摄入量的饱和脂肪酸能够增加患心血管疾病的风险,然而单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸具有降低胆固醇的作用,共轭亚油酸(CLA)也具有潜在的对人体有益的生物学功能。反刍动物产品是人类饮食中CLA的主要来源,因此,改善乳中脂肪酸组成,特别是提高CLA的含量已成为反刍动物营养研究的热点之一。日粮脂肪在瘤胃中经历水解和生物氢化,转运和吸收的脂肪酸在乳腺中还经历脂肪酸重新合成以及去饱和反应,这些反应影响乳中脂肪酸组成。同时,随着促生长抗生素在动物饲料中的禁用,人们逐渐关注植物精油作为其替代物在动物生产上的应用。大蒜具有广谱抗菌性和降血脂的特性,可能对瘤胃生物氢化及乳脂肪酸组成产生影响。因此,本文研究了大蒜油作为瘤胃调控剂对山羊瘤胃发酵、生物氢化、乳脂肪酸组成以及乳腺脂肪生成相关基因表达的影响。 1大蒜油在不同精粗比底物条件下对瘤胃微生物发酵的影响 运用随机区组试验设计研究了4种水平的大蒜油(终浓度为0、30、300、3000mg/L发酵液)在4种精粗比底物(干草:精料为10:0、7:3、5:5、3:7)条件下对瘤胃微生物体外厌氧发酵24h的影响。结果显示,24h累计产气量随着大蒜油水平的增加而降低(P≤0.05),每隔3h产气量的动态变化表明大蒜油改变了体外发酵的模式。相对于对照组,大蒜油Gar3000增加了pH值(P≤0.05),而Gar30和Gar300对pH值没有影响(P0.05)。NH3-N和MCP浓度的变化分别存在着对照组Gar300Gar30Gar3000和Gar30对照组Gar3000Gar300的关系。大蒜油降低了总VFAs浓度(P≤0.05),但是Gar30和Gar300之间没有差异(P0.05);大蒜油Gar30和Gar300降低乙酸比例和乙酸/丙酸(P≤0.05),增加丙酸和丁酸比例(P≤0.05)。相对于其他发酵底物,大蒜油Gar30和Gar300在高精料下对24h累计产气量和总VFAs浓度(高粗料除外)的抑制作用较小,对NH3-N浓度、乙酸比例和乙酸:丙酸的降低以及丙酸比例的增加比较明显。试验表明,大蒜油抑制体外发酵存在剂量依赖效应,具有延缓体外发酵进程的特点,中等水平的大蒜油(例如30和300mg/L)在高水平精料底物下对瘤胃微生物发酵的调控效果更好。 2瘤胃灌注大蒜油对山羊瘤胃发酵动力学、脂肪酸组成及生物氢化菌数量的影响 2.1瘤胃灌注大蒜油对山羊采食量和血液生化指标的影响 运用交叉设计试验研究了瘤胃灌注大蒜油(0.8g/d)30d对山羊采食量和血液生化指标的影响。结果显示,大蒜油降低了干物质采食量(P≤0.05),处理与采样天之间在采食量方面也存在互作效应(P≤0.05);大蒜油降低了试验期第3d和6d的干物质采食量(P0.001和P=0.011),但是对其他天的采食量没有显著影响(P0.05)。大蒜油降低了血清HDL-C、LDL-C和胆固醇浓度(P≤0.01)及血清脂肪酶活力(P=0.048),有增加甘油三酯浓度的趋势(0.05P≤0.1),对葡萄糖和NEFA浓度没有影响(P0.1)。结果表明,瘤胃灌注大蒜油影响了山羊采食量,这种影响随着作用时间的延长而减弱;大蒜油有降血脂的特性,可能降低了甘油酯的水解。 2.2瘤胃灌注大蒜油对山羊瘤胃发酵动力学的影响 通过分析交叉设计试验中试验期第28、29和30d不同时间点的瘤胃发酵参数,研究了瘤胃灌注大蒜油(0.8g/d)对山羊瘤胃发酵动力学的影响。结果显示,大蒜油增加了饲喂前(0h)山羊瘤胃NH3-N和MCP浓度(Ps0.01),对pH值、总VFAs浓度、vFA组成比例及乙酸/丙酸均没有影响(P0.1)。瘤胃发酵过程中,大蒜油对发酵参数不同时间点的平均效应与0h的作用效果类似(降低山羊pH值(P≤0.05)和总VFAs浓度(0.05P≤0.1)除外);但是在总VFAs浓度、丙酸比例和乙酸/丙酸方面,试验处理与采样时间点之间存在互作效应(P≤0.05)。随时间变化分析显示,对照组中总VFAs浓度和丙酸比例达到最大值出现在饲喂后2h,而大蒜油处理组中最大值出现在饲喂后6h;大蒜油处理组中乙酸比例和乙酸:丙酸在饲喂后较对照组变化平缓。结果表明,瘤胃灌注大蒜油调控了瘤胃发酵,具有缓和瘤胃发酵进程的作用。 2.3瘤胃灌注大蒜油对山羊瘤胃脂肪酸组成、总细菌区系及生物氢化菌数量的影响 运用交叉设计试验研究了瘤胃灌注大蒜油(0.8g/d)30d对山羊瘤胃脂肪酸组成、总细菌区系以及生物氢化细菌数量的影响。大蒜油降低了瘤胃C15、C16和SFA比例(P≤0.01),增加了C18、TVA、c9t11CLA、t10c12CLA和PUFA的比例(P≤0.05),有增加MUFA比例的趋势(0.05P≤0.1),同时降低了TVA/(c9t11CLA+TVA)(P=0.021)和C18:0/(TVA+C18:0)(P=0.055)。DGGE图谱显示,瘤胃灌注大蒜油没有对瘤胃总细菌区系没有影响。定量分析显示,大蒜油有降低Butyrivibrio proteoclasticus数量和B. proteoclasticus/Butyrivibrio的趋势(0.05P≤0.1),对Butyrivibrio菌数量没有影响(P0.1)。结果表明,大蒜油改变了山羊瘤胃脂肪酸组成,通过抑制B. proteoclasticus的生长而不影响Butyrivibrio菌来调控瘤胃生物氢化进程。 2.4运用16S rRNA基因克隆序列分析瘤胃灌注大蒜油对山羊瘤胃Butyrivibrio菌多样性的影响 采用特异性引物B395f/B812r筛选16S rRNA基因全序列克隆,建立了山羊瘤胃Butyrivibrio菌的16SrRNA基因克隆库。结果显示,在对照组285个总菌克隆中筛选出37个Butyrivibrio菌克隆(登录号:HQ326588-HQ326624),占瘤胃细菌的12.98%,在大蒜油处理组347个总菌克隆中筛选出38个Butyrivibrio菌克隆(登录号:JN008400-JN008437),占瘤胃细菌的10.95%。基于RDP数据库的序列分析显示,两个克隆库中的克隆归类为Pseudobutyrivibrio属、Butyrivibrio属以及Lachnospiraceae科中其他的属,在大蒜油组的山羊瘤胃Butyrivibrio菌克隆库中还发现部分克隆归类为Ruminococcus属及Ruminococcaceae科中其他的属。序列比对分析显示,在两个克隆库中,克隆数最多的是与Lachnospiraceae bacterium有高相似性的克隆,在对照组和处理组Butyrivibrio菌克隆库中分别占32.43%和21.05%,其次是与Pseudobutyrivibrio ruminis有高相似性的克隆,在对照组和处理组Butyrivibrio菌克隆库中分别占21.62%和15.79%;在大蒜油处理组Butyrivibrio菌克隆库中,与Ruminococcus flavefaciens有高相似性的克隆占了10.53%,而对照组中没有发现与R. flavefaciens有高相似性的克隆。Shannon指数在对照组和大蒜油组山羊瘤胃Butyrivibrio菌克隆库中分别为2.47和2.91。结果表明,Butyrivibrio菌占山羊瘤胃细菌的12.98%,包括Pseudobutyrivibrio属、Butyrivibrio属以及Lachnospiraceae科中其他的属,瘤胃灌注大蒜油降低了Butyrivibrio菌在瘤胃细菌重的比例,但是增加了其遗传多样性。 3添加大蒜油对奶山羊乳脂肪酸组成及乳腺脂肪生成相关基因表达的影响 3.1添加大蒜油对奶山羊采食量、血液生化指标及乳成分的影响 24头早期泌乳中国萨能奶山羊随机分为4组(6头/组,2头/圈),研究其在玉米青贮自由采食条件下饲喂含不同大蒜油水平(0、0.57、1.14、1.71g/kg)的精料(0.79kg/d)30d对采食量、血液生化指标以及乳成分的影响。结果显示,精料的采食量没有受到影响,但是高水平大蒜油(1.35g/d)降低了玉米青贮的采食量(P≤0.05)添加大蒜油对血液生化指标没有显著作用(P0.05),但是具有降低血清LDL-C和NEFA浓度的趋势(0.05P≤0.1)。大蒜油除了有增加乳糖比例的趋势(0.05P≤0.1)外,对乳成分其他指标没有影响(P0.1)。结果表明,高水平的大蒜油降低了采食量,添加大蒜油对奶山羊血液生化指标和乳成分的调控作用很小。 3.2添加大蒜油对奶山羊乳脂肪酸组成及乳腺脂肪生成相关基因表达的影响 24头早期泌乳中国萨能奶山羊随机分为4组(6头/组,2头/圈),研究其在玉米青贮自由采食条件下饲喂含不同大蒜油水平(0、0.57、1.14、1.71g/kg)的精料(0.79kg/d)30d对奶山羊乳脂肪酸组成及乳腺脂肪生成相关基因(ACC、FAS、LPL、SCD、SREBP1和PPARγ)表达的影响。结果显示,添加大蒜油改变了试验期间乳脂肪酸组成,其中对d14-21乳脂肪酸影响比较明显。试验27d后,添加大蒜油降低了乳C14:0、C16:0和SFA脂肪酸的比例(PS0.05),增加了C18:0、C18:1、C18:3、c9t11CLA、MUFA和PUFA的比例以及c9t11CLA/(c9t11CLA+t11C18:1)(P≤0.05)。随着大蒜油添加水平的增加,乳中TVA和t10c12CLA的比例也随之增加,但是差异不显著(P0.05)。定量分析结果显示,试验处理对奶山羊乳腺脂肪生成相关基因表达的影响不显著(P0.05)。相关分析显示,SREBP1与FAS基因表达之间有显著正相关(P≤0.01),SCCD与LPL(P≤0.05)和SREBP1(0.05P≤0.1)基因表达之间存在正相关,表明乳腺脂肪生成基因的表达之间存在调控作用。结果表明,日粮添加大蒜油改变了奶山羊乳脂肪酸组成,但是对乳腺脂肪生成相关基因的表达没有显著影响。因此,大蒜油对奶山羊乳脂肪酸组成的调控作用与这些乳腺脂肪生成相关基因的表达可能没有关系,可能是通过对酶活和/或瘤胃脂肪酸组成的调控来影响乳脂肪酸组成。


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