早期補飼苜蓿調(diào)節(jié)幼齡湖羊生長和瘤胃發(fā)育的機制研究.pdf

1、健康的瘤胃是反芻動物飼養(yǎng)的核心，貫穿于反芻動物的各個生長、生產(chǎn)周期之中。固體型精料開食料的補飼在促進(jìn)幼齡反芻動物瘤胃乳頭增殖的同時，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，粗飼料的補飼不僅能夠提高反芻動物的生產(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)育的機制尚不清楚。本論文以幼齡湖羊為對象，研究了早期補飼苜蓿對斷奶前后生產(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)三個方面，初步探索了

2、補飼苜蓿促進(jìn)羔羊生長和瘤胃發(fā)育的機制。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.早期補飼苜蓿對幼齡湖羊生長和瘤胃發(fā)育的影響
　　試驗選取66頭5日齡湖羊，經(jīng)5天適應(yīng)期后，開始正式試驗，試驗期共8周。試驗開始時（10日齡，第0周），隨機屠宰6只作為未采食固體飼料的基線組(CON)，其余60只隨機分為兩組:精料組(STA)飼喂代乳粉和顆粒狀精料開食料;苜蓿組(S-ALF)在精料組日糧的基礎(chǔ)上

3、加飼苜蓿。所有試驗羊在第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)兩天測定采食量、體重(BW);第8周使用全收糞法測定消化率。于試驗期第1、2、4、5、8周末，每組隨機選取6頭湖羊進(jìn)行屠宰;宰前頸靜脈采血，宰后立即測定胴體、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組精料開食料采食量在第4周有上升的趨勢(P＜0.10)，總干物質(zhì)(DM)

4、、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(P＜0.05);斷奶后，S-ALF組精料采食量(P＜0.05)、BW(P＜0.01)、ADG(P＜0.10)、胴體重(P＜0.05)顯著高于STA組，前胃重(P＜0.10)和臟器重(P＜0.10)有高于STA組的趨勢。斷奶后一周，S-ALF組羔羊血液尿素氮濃度高于STA組(P＜0.05)，而丙酸的比例顯著降于STA組(P＜0.05)，p

5、H值未發(fā)生顯著變化。瘤胃上皮營養(yǎng)素轉(zhuǎn)運載體mRNA表達(dá)量結(jié)果顯示，斷奶前，S-ALF組MCT4的相對表達(dá)量在數(shù)值上高于STA組;NHE1、NHE2和NHE3的表達(dá)量在S-ALF組斷奶前后均無顯著變化，但STA組NHE2和NHE分別在第2和4周增加達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，NHE1隨日齡增加而增加，在第8周顯著高于第0周(P＜0.05)。S-ALF血液中β-羥丁酸的含量在斷奶后顯著高于STA組(P＜0.01)，瘤胃上皮粘附斑塊的發(fā)生率

6、低于STA組，瘤胃肌肉層厚度在第4周顯著高于STA組(P＜0.05)，瘤胃角質(zhì)層厚度、乳頭長度和寬度兩組無顯著差異。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)量在斷奶前后均無顯著變化，而STA組clauadin-1的表達(dá)量在第2周顯著增加(P＜0.05)，clauadin-4、occludin、IL-1β

7、、IL-6、IL-10和TGF-β1的表達(dá)量在斷奶后一周顯著增加(P＜0.05)。上述結(jié)果表明，早期補飼苜蓿能夠促進(jìn)羔羊采食，增加營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，并促進(jìn)營養(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.早期補飼苜蓿對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

8、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Actino bacteria的相對豐度從2.1％升高至17.4％，而Firmicutes的相對豐度從52.0％降低至39.0％;斷奶后，和第4周相比，Bacteroidetes的相對豐度從41.0％增加至51.0％，Proteobacteria的相對豐度從2.2％增加至5.0％，而Actinobacteri

9、a的相對豐度從17.4％降低至2.2％。S-ALF組瘤胃內(nèi)容物中微生物相對豐度的變化與精料組趨勢基本一致。屬水平分析顯示，S-ALF組Butyrivibrio的相對豐度在斷奶前逐漸升高，而STA組Butyrivibrio的含量在斷奶后才開始升高;斷奶后，S-ALF組unclassified Clostridiales和unclassified Mogibacteriaceae的相對豐度顯著高于STA組(P＜0.05);和斷奶前相比，斷奶

10、后STA組有15個屬變化顯著，而S-ALF組中只有6個屬變化顯著。
　　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的相對豐度從2.5％升高至19.1％(P＜0.05);斷奶后，和第4周相比，STA組上皮Firmicutes27.0％升高至46.3％(P＜0.05)，Proteobacteria的相對豐度從19.6％升高至28.6％(P＜0.05)，Bacteroidetes的相對豐度從

11、32.6％降低至21.0％(P＜0.05)，Actinobacteria的相對豐度從19.1％降低至1.98％(P＜0.05)。S-ALF組瘤胃上皮微生物含量的變化與精料組趨勢基本一致。屬水平分析顯示，斷奶前S-ALF組unclassified Clostridiales、Mogibacterium、unclassified Ruminococcaceae、Atopobium、Succiniclasticum和Butyrivibrio的

12、相對豐度顯著高于STA組(P＜0.05);和斷奶前相比，斷奶后STA組上皮微生物有18個屬變化顯著，而S-ALF組上皮粘附微生物只有7個屬變化顯著。
　　上述結(jié)果表明，補飼苜蓿能誘導(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.早期補飼苜蓿對瘤胃微生物代謝產(chǎn)物的影響
　　代謝組學(xué)結(jié)果顯示，和斷奶前（第4周）相

13、比，斷奶后一周的STA組羔羊瘤胃中有21個代謝物的相對濃度顯著增加，25個代謝物的相對濃度顯著降低(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個代謝物的相對濃度顯著增加，19個代謝物的相對濃度顯著降低(VIP≥1.0且|Log2(F

14、C)|≥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個代謝物的相對濃度顯著增加，5個代謝物相對濃度顯著降低(VIP≥1.0且|Log2(FC)|≥1.0），富集的關(guān)鍵代謝通路為丁酸甲酯代謝(P=0.048);斷奶后，和STA組相比，S-ALF組中有18個代謝物相對濃度顯著增加，8個代謝物的相對濃度顯著降低(VIP≥1.0且|

15、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)(P＜0.05且R＞0.50);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)(P＜0.05且R＞0.50);香芹酮與瘤胃上皮Bifidobacterium呈正相關(guān)(P＜0.05且R＞0.50)，水楊酸、

16、半胱氨酰甘氨酸與Bifidobacterium呈負(fù)相關(guān)(P＜0.05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)(P＜0.05且R＞0.50);乳糖、半胱氨酰甘氨酸與瘤胃上皮Succiniclasticum呈正相關(guān)(P＜0.05且R＞0.50)，香芹酮與Succiniclasticum呈負(fù)相關(guān)(P＜0.05且R＜-0.50)。上述結(jié)果表明，補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

17、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)。
　　因此，早期補飼苜蓿在斷奶前增加羔羊瘤胃內(nèi)容物中Butyrivibrio的相對豐度，增加斷奶后unclassified Clostridiales、unclassified Mogibacteriaceae的相對豐度，提高瘤胃的纖維消化能力;增加瘤胃上皮Butyrivi