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断奶应激对羔羊消化道结构与功能发育的影响及其机理研究

李冲  
【摘要】:农区舍饲养殖和集约化养殖成为我国肉羊产业发展的主要趋势,但舍饲养殖使饲料成本和人力成本大幅度上升。提高农区舍饲肉羊养殖生产效益的关键是提高母羊繁殖率,在产多羔的基础上缩短繁殖周期。这就要求羔羊实施早期断奶。但断奶应激可能会对羔羊生理产生多方面的影响,并影响消化道的结构与功能发育。本试验在分析断奶对羔羊生长性能、系统免疫和应激相关指标以及养分消化动态变化规律的基础上,从多个角度综合评价断奶对羔羊消化道结构和功能发育的短期影响和长期影响,并结合瘤胃与肠道微生物多样性分析和转录组分析,探讨了断奶应激影响羔羊消化道结构与功能发育的主要机制。1断奶对羔羊生长性能和免疫相关指标以及养分消化的影响选择12对全同胞新生湖羊公羔,将每对全同胞羔羊随机分配给对照组(CON,出生体重=3.35±0.76kg,n=12)和断奶组(EW,出生体重=3.26±0.62kg,n=12)。测定羔羊7d~49d生长性能、血浆免疫和应激相关指标以及养分消化动态变化规律。结果表明,断奶虽然会提高开食料采食量,但会显著降低羔羊生长性能(P0.05)。羔羊断奶后1~3天HPA轴激素水平和血液免疫指标会产生显著变化(P0.05),但持续时间很短,7d之后就会逐渐恢复。但断奶对养分消化会产生持续影响,断奶降低了DM、CP、EE的采食量、每kg体重消化量和消化率,但提高了淀粉、NDF和ADF的采食量、每kg体重消化量和消化率(P0.05)。2断奶对羔羊瘤胃组织形态和功能的影响本试验分析了21日龄断奶对羔羊瘤胃组织形态、瘤胃液挥发性脂肪酸、氮代谢指标、酶活性以及瘤胃组织pH调节、VFA代谢和瘤胃发育相关基因表达的短期(26日龄,断奶后5d)和长期(49日龄,断奶后28d)影响。结果表明,断奶对瘤胃结构与功能发育的短期影响较小而长期影响较大,断奶增加了瘤胃重量,但是降低了乳头宽度和肌层厚度,并降低了瘤胃液VFA浓度和氮浓度(P0.05)。断奶显著上调瘤胃组织HMGCL基因表达,显著下调DRA和IGFBP6 mRNA表达(P0.05)。瘤胃发育需要足够的SCFAs和饲料的物理刺激,来诱导内分泌因子的表达,并通过酮生成和酮体运输以及其他生理过程促进瘤胃发育。3断奶对羔羊瘤胃微生物区系的影响本试验分析了21日龄断奶对羔羊瘤胃瘤胃微生物区系的短期(26日龄,断奶后5d)和长期(49日龄,断奶后28d)影响,并进一步分析了微生物群与瘤胃组织形态和发酵功能的关系。断奶和日龄显著影响了瘤胃微生物β多样性(P0.05)。在菌门水平上,26日龄时断奶组Fibrobacteres的相对丰度显著低于未断奶组(P0.05),49日龄时断奶组Bacteroidetes的相对丰度显著高于未断奶组,Proteobacteria和Cyanobacteria的相对丰度显著低于对照组(P0.05);菌属水平上,断奶显著增加了Prevotella_1和Prevotellaceae_UCG-001的相对丰度(P0.05)。CCA分析和VPA分析结果表明在所有生态因素中VFA水平变化是断奶影响微生物群落的关键因素。瘤胃微生物菌群结构与瘤胃组织形态和发酵功能关系密切。4断奶对羔羊肠道组织形态和功能的影响本试验分析了21日龄断奶对羔羊肠道组织形态、消化酶活性、抗氧化性能、免疫指标和细胞凋亡的短期(26日龄,断奶后5d)和长期(49日龄,断奶后28d)影响。结果表明,断奶降低了肠道乳糖酶活性,提高了淀粉酶活性(P0.05)。断奶导致了回肠细胞氧化损伤,降低了回肠绒毛高度(P0.05),促进了肠上皮细胞的分化和增殖。断奶抑制了细胞凋亡,这可能是断奶应激条件下肠道组织维持上皮细胞数量的一种调节机制。5断奶对羔羊肠道微生物区系的影响本试验分析了21日龄断奶对羔羊空肠和回肠微生物区系的影响。断奶组空肠微生物物种数量、Chao1指数和ACE指数等α多样性指数有升高的趋势(P0.1),但断奶对回肠α多样性指数没有影响(P0.1)。断奶对空肠和回肠β多样性没有显著影响。菌属水平上,断奶显著增加了空肠Succinivibrio和Methanobrevibacter的相对丰度(P0.05),显著增加了回肠Prevotella_1和Treponema_2的相对丰度(P0.05)。6断奶对羔羊肠道转录组的影响本试验通过转录组测序技术研究断奶对羔羊肠道转录组的影响,结合断奶对羔羊肠道组织形态、消化酶活性、抗氧化性能、免疫指标、细胞凋亡和微生物区系的影响探讨断奶和日龄对羔羊肠道结构与功能发育的影响机制。26日龄时(断奶后5d)断奶组和未断奶组间仅筛选出29个差异基因,但49日龄时(断奶后28d)两组间筛选出233个差异基因。49日龄时两组相比较,差异表达基因在生物过程方面主要富集在氧化还原过程、免疫应答、抗病毒反应、蛋白质磷酸化、固醇体内平衡、细胞分化调控等通路。26日龄时两组相比较,差异表达基因在生物过程方面主要富集在免疫反应、趋化作用、抗氧化过程、氧化应激反应、炎症反应调控等通路。结合最显著上调或下调的基因及其功能,断奶羔羊通过转录调控促进了肠道免疫反应和肠道组织细胞分化增殖,但抑制了细胞凋亡。综上所述,21d断奶会显著降低羔羊生长性能。羔羊断奶后1d~3d会产生明显的心理应激,但7d后就会恢复,但对营养物质消化利用的影响会持续较长时间。断奶对瘤胃结构与功能发育的短期影响较小而长期影响较大,开食料采食量的增加诱导内分泌因子的表达,并通过酮生成和酮体运输以及其他生理过程促进瘤胃发育,且瘤胃发育与微生物区系关系密切。断奶降低了肠道乳糖酶活性,提高了淀粉酶活性。断奶导致了肠绒毛损伤,降低了回肠绒毛高度,同时促进了肠上皮细胞的分化和增殖,并导致了回肠细胞氧化损伤。断奶羔羊通过转录调控促进了肠道免疫反应,并通过转录调控促进了肠道组织细胞周期进程,包括促进肠细胞分化、增殖与坏死,但是抑制了细胞凋亡过程,这可能是肠道组织在面临环境压力尤其是营养性应激的情况下维持肠绒毛细胞数量和肠道屏障功能的调节机制。


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