青贮玉米添加水平对荷斯坦后备母牛养分消化和肝脏转录组的影响

发布时间：2020-01-30 10:39

【摘要】：本研究通过4个试验系统研究了在限制采食条件下日粮全株青贮玉米添加水平(下文简称“日粮青贮水平”)对荷斯坦后备母牛(下文简称“荷斯坦后备牛”)营养物质摄入、反刍行为、瘤胃发酵、血液代谢、营养物质消化、生长发育及肝脏转录组的影响。试验一：日粮青贮水平对荷斯坦后备牛营养物质摄入量及反刍行为的影响。选择来自北京三元绿荷奶牛养殖中心的24头半同胞荷斯坦后备牛(公牛ID：11106002；初始月龄：8-10月龄；初始体重：253±29kg)作为试验动物。为减少粗饲料类型及来源对试验可能带来的干扰,本试验以全株玉米青贮作为日粮粗饲料的唯一来源。试验分为预试期和正试期两个阶段,每个阶段为期4周。预试验期,所有试验牛全部饲喂含50%青贮的日粮(DM基础；S50)。预试期结束后,采用完全随机区组设计,依照每头牛的体重和月龄将24头牛划分为6个Block,随机分到四个处理组中,分别饲喂含不同青贮水平的日粮,四个处理组分别为(DM基础)：S20组(20%青贮)、S40组(40%青贮)、S60组(60%青贮)和S80组(80%青贮)。试验期间,监测每头牛的营养物质摄入量和反刍行为变化。试验结果表明,在摄入等量ME的条件下,各组的DM采食量随日粮青贮水平的提高呈现二次曲线上升(P0.001),各组的CP摄入量基本一致(约685g/天)。各组试验牛的营养物质摄入量中,差异最大的是纤维类碳水化合物摄入量,随着日粮青贮水平的提高,FNDF的摄入量(P=0.016)和NDF的摄入量(P=0.013)均呈现二次曲线上升,而NFC的摄入量则呈现二次曲线下降(P0.001)。随着日粮青贮水平的提高,试验牛每天的总反刍时间、摄入单位重量的DM和OM所需的反刍时间均线性上升(P0.001),而摄入单位重量的NDF所需要的反刍时间线性下降(P0.001)。上述结果表明试验牛的营养物质摄入量和反刍行为受到了日粮青贮水平的显著影响。试验二：日粮青贮水平对荷斯坦后备牛血浆代谢物及瘤胃发酵的影响。试验动物及饲养管理同试验一。在试验一的基础上,分别于预试期和正试期的最后一周,采用瘤胃口腔导管法在晨饲后3-4 h采集所有试验牛的瘤胃液,并检测瘤胃液pH、NH3-N浓度和VFA含量；使用真空采血管在晨饲后6h采集颈静脉血并制备血浆,通过全自动生化分析仪和全自动放免计数仪检测血液代谢物的含量及酶活。结果表明,随着日粮青贮水平梯度提高,瘤胃液pH线性升高(P0.001),NH3-N浓度呈现二次曲线下降(P0.001),乙酸摩尔比线性上升(P0.001),丙酸和丁酸的摩尔比线性下降(P0.05),乙酸／丙酸比值线性升高(P0.001)。血浆中的胰高血糖素和生长抑素浓度随日粮青贮水平的提高呈现出降低-升高-降低的三次曲线变化(P0.05),而血浆中T3的浓度呈现出与胰高血糖素和生长抑素相反的三次曲线变化(P=0.018)。各种血液代谢物中,最明显的变化是谷丙转氨酶活力随着日粮青贮水平的提高而线性上升(P0.001)。本试验的结果表明限饲条件下日粮青贮水平会改变后备牛的瘤胃发酵模式及部分血液代谢物指标。试验三：日粮青贮水平对荷斯坦后备牛养分消化及生长发育的影响。试验动物及饲养管理同试验一。在正试期的最后一周,连续4天采集每头牛的饲料及粪便样品,并测定样品中的DM、 OM、CP、NDF、ADF、ADL、钙、磷等养分含量,通过内标法计算各种养分的消化率。在正试期和预试期中,每周连续2天在晨饲前对试验牛进行称重。每周采集所有试验牛的体尺数据,并对牛只进行体况评分。试验结果表明,随着日粮青贮水平的上升,DM、OM和CP的表观消化率线性下降(P0.05),而EE、NDF和ADF的表观消化率线性上升(P0.05)。从总体来看,各试验组的体重、体高、体长、胸围、管围、腰角宽、十字部高及体况评分均无显著差异。随着日粮青贮水平的增加,试验牛的腹围(P0.01)和ADG线性增加(P0.01)。以上结果表明,限饲条件下日粮青贮水平会影响后备牛的营养物质消化率,但对后备牛的生长发育没有负面影响。试验四：基于RNA-Seq分析日粮青贮水平对荷斯坦后备牛肝脏转录组的影响。试验动物及饲养管理同试验一。在预试期和正试期的最后一天,通过活体穿刺法于晨饲后6h分别采集每头牛的肝脏组织样品,随后在实验室提取肝脏样品的总RNA。采用Hiseq2500高通量测序平台对所提取RNA样品进行RNA-Seq测序后,共在四个试验组中检测到10005个基因的转录本,其中包括532个差异表达基因(Differential expressed gene, DEG)。S20组与S40、S60、S80组之间分别有81、225、258个DEG,S40组与S60、S80组之间分别有112、161个DEG,S60组与S80组间有138个DEG。通过GO (Genge Ontology)分析发现,532个差异表达基因所涉及的GO Term主要与氧化还原、转移酶活性、胆固醇生物合成和羧酸生物合成有关。为挖掘这些DEG的表达量随日粮青贮水平的变化趋势,使用了STEM (Short Time Expression Miner)软件包对532个DEG进行了表达模式聚类,并得到3个显著富集的表达模式：表达模式17(含112个DEG,表达量随日粮青贮水平提高而上调)、表达模式19(含73个DEG,表达量随日粮青贮水平提高先上调后小幅回调)和表达模式4(含47个DEG,随日粮青贮水平升高,表达量下调)。将3个显著富集表达模式中的DEG进行GO分析后发现,表达模式17中的DEG所富集的GO Term主要涉及负调控蛋白激酶活性、羧酸生物合成、激活MAPKK舌性和胺生物合成过程,KEGG分析结果显示p53信号通路和MAPK信号通路被该模式中的基因显著富集。表达模式19中的DEG主要富集到了胆固醇生物合成、氧化还原和细胞活化调控过程中。表达表达模式4中的DEG主要与视黄酸受体信号通路、转氨酶活性和谷胱甘肽转移酶活性有关。本试验表明,荷斯坦后备牛肝脏基因表达谱会受到日粮青贮水平的显著影响,所检测到的DEG主要与肝脏细胞氧化还原反应和脂质代谢等过程有关,其中最值得关注的是胆固醇生物合成过程。综合本研究的结果,限饲条件下,当能量和蛋白的摄入总量基本一致时,提高日粮青贮水平会增加荷斯坦后备牛纤维性碳水化合物的摄入量、每日总反刍时间、瘤胃内乙酸的摩尔比和血液中谷丙转氨酶的活性以及NDF和ADF的表观消化率,但对荷斯坦后备牛的生长发育没有显著影响。肝脏基因表达谱及部分代谢过程受到了日粮青贮水平的显著影响。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S823
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本文编号：2574678