鸡低温适应生理和多组织转录调控机制研究

发布时间：2020-05-06 22:53

【摘要】：低温刺激严重影响鸡的生产性能、健康和福利,甚至造成死亡,导致巨大的损失。因而提高动物的低温适应性具有重要意义。本课题旨在研究通过特定品种鸡的杂交来同时提高低温适应能力和生产性能的可行性,以及研究低温适应性的相关生理基础和相关组织的转录调控机制。坝上长尾鸡(Bashang Long-tail chicken,BS)原产于河北省坝上地区,该地区平均海拔1418米,年均气温1.9 ℃。洛岛红鸡(Rhode Island Red,RIR)育成于美国洛德岛州,体质健壮,适应性强。本研究以RIR、BS,以及二者的正交F1代(RMBF)和反交F1代(RFBM)为实验对象,在19-39周龄内将四组鸡饲养于常温和自然低温环境中。常温实验19-25周龄平均气温约为15至25 ℃,26-39周龄约为10至15 ℃。低温实验19-25周龄平均气温约为10至27 ℃,26-29周龄约为0至10 ℃,30-35周龄约为-5至0℃,36-39周龄约为-17.5至-5 ℃。常温环境中RIR的产蛋性能显著的高于RMBF和RFBM,RMBF和RFBM的产蛋性能显著的高于BS。低温环境中RIR的产蛋性能显著的低于BS,BS的产蛋性能显著的低RMBF和RFBM。另外,平均气温低于0 ℃以后,RIR的采食量和体重快速下降,但BS的采食量和体重保持稳定上升;杂交F1代的采食量和体重也出现下降,但不如RIR严重。以上结果说明BS的低温适应能力高于RIR,而RIR的产蛋潜力高于BS,二者杂交同时改善了鸡的产蛋性能和低温适应性能。低温环境中,动物必须增加产热以维持体温稳定,这个过程受激素水平的调控。实验分析了RIR、BS和正反交F1代的相关血液生化指标和体温。体温测定结果表明,低温环境中随着气温的降低,BS的体温下降了 0.28 ℃,RMBF和RFBM的体温略有下降,而RIR的体温保持相对稳定。在37和39周龄时,低温环境中BS的体温显著的低于常温环境中BS的体温,而RIR、RMBF和RFBM的体温在低温和常温间没有显著差异。低温环境中体温的下降减少了热量散失,有利于动物适应低温。血液激素水平分析发现,35周龄以后低温环境中BS和杂交F1代的GLU、T3、T4、FSH和LH水平都显著的高于RIR。较高的甲状腺素水平和促性腺激素水平可能是BS和杂交F1代更适应低温环境和具有较高产蛋性能的原因。下丘脑—垂体—甲状腺和下丘脑—垂体—卵巢分别是动物代谢活动和繁殖活动的重要调控轴。实验分析了 BS和RIR在低温和常温环境中下丘脑、垂体、甲状腺和卵巢组织的转录组,研究了相应组织转录组的品种间差异(breed differences)和温度环境诱导的转录组可塑性(transcriptional plasticity)。分析结果表明:相同环境条件下BS和RIR相应组织在特定生物学功能上存在明显差异,反映了二者在各自进化选育过程中形成了不同的遗传学特征,造成了二者对低温环境的适应能力不同;BS和RIR相应组织的转录组可塑性也不同,表明二者顺应低温环境的调控机制存在差异。在甲状腺组织中检测到甲状腺过氧化物酶基因(thyroid peroxidase,TPO)的差异剪切事件,低温环境中TPO转录本包含外显子4和5,而常温环境中TPO转录本外显子4和5的使用显著下降。本研究还构建了鸡下丘脑、垂体、甲状腺和卵巢的多组织权重基因共表达网络,鉴定了 19个基因模块,包含567个显著差异表达基因。这些信息为以后进一步研究鸡低温适应的转录调控机制奠定了一定的基础。
【图文】：

照片,鸡舍,周围环境

考虑到实验鸡数目较多，难以人工创造和维持长期稳定的低温环境，我们利用秋冬季节自然温逡逑环境来进行实验。低温实验在延庆柳沟地区的柳江生态牧场内进行，利用牧场内分布于半山腰的逡逑小型鸡舍和冬季自然低温环境来开展实验（图２－１）。延庆柳江生态牧场小型鸡舍的面积为６平方逡逑米，每个鸡舍饲养３４只成年鸡，平均每只鸡活动面积为０．１７平方米。舍内配备栖架、乳头饮水逡逑器、料槽、料仓和光照设备，鸡舍的后部设置履带式集蛋设备。鸡舍地面用竹条铺设，距离地面逡逑大约７０厘米，鸡粪可以落到地面上，方便清理，鸡舍内可以长期保持较为干净卫生的词养条件。逡逑整个鸡舍用铁丝网封闭，各组间相互隔离，保证鸡舍和外界空气流通以充分降低鸡舍温度。常温逡逑实验在常规产蛋鸡舍进行，保持较为适宜的温度环境。低温和常温实验在饲料（代谢能，２．６０逡逑Ｍｃａｌ／ｋｇ；粗蛋白，１５．２０％）、光照（１６小时／天）、饲养管理等方面保持一致。逡逑：邋．邋．．邋Ｘ邋ｉ邋＊逡逑ｗ急邋ｎ邋：逦１逡逑图２－１．实验鸡舍及周围环境实图逡逑Ｆｉｇ邋２－１．邋Ｔｈｅ邋ｃｈｉｃｋｅｎ邋ｈｏｕｓｅ邋ｕｓｅｄ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ｓｔｕｄｙ逡逑注：整个鸡舍饲养３４只鸡，总活动面积为６邋ｍ２。此图为鸡舍正面照片，可见鸡舍出入口（５０邋ｃｍ邋ｘ邋７０邋ｃｍ邋＞；鸡逡逑舍侧面墙壁开有一扇窗户（３０邋ｃｍ邋ｘ邋３０邋ｃｍｈ鸡舍内地面用竹板条铺设

产蛋,低温环境,常温,产蛋率

Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２．邋Ｌａｙｉｎｇ邋ｒａｔｅ邋ａｎｄ邋ｂｏｄｙ邋ｗｅｉｇｈｔ邋ｏｆ邋ＢＳ、ＲＩＲ、ＲＭＢＦ邋ａｎｄ邋ＲＦＢＭ邋ｒｅａｒｅｄ邋ｉｎ邋ｗａｒｍ邋ａｎｄ邋ｃｏｌｄ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ逡逑注：Ａ图是常温条件下的产蛋率变化。Ｂ图是低温环境中的产蛋率变化。数值为Ｍｅａｎ±ＳＤ。逡逑图２－２Ａ和Ｂ分别展示了邋ＢＳ、ＲＩＲ、ＲＭＢＦ和ＲＦＢＭ四组鸡在常温和低温环境中的周产蛋逡逑率变化情况。图中绿色虚线代表整个实验期内鸡舍日平均气温变化情况，Ａ和Ｂ都呈逐渐下降趋逡逑势，但图Ｂ中气温下降更为明显。由图Ｂ可见，从３０到３５周龄，平均气温基本在０°Ｃ以下，，从逡逑３６到３９周龄平均气温降到－５邋°Ｃ以下，最低达到－１７．５邋°Ｃ，如此长期的低温刺激是我们所期望的。逡逑而同期常温实验环境的温度基本在１０邋°Ｃ以上。整个实验期内，常温环境中ＲＩＲ、ＢＳ、ＲＭＢＦ和逡逑ＲＦＢＭ的最高产蛋率分别为９４．８°／。、７６．８％、９４．５％和９３．１％，邋ＢＳ低于Ｒ１Ｒ和两个杂交组；而低逡逑温环境中ＲＩＲ、ＢＳ、ＲＭＢＦ和ＲＦＢＭ的最高产蛋率分别为６７．１％、７３．８％、８７．５％、和８０．４％，逡逑ＲＩＲ低于ＢＳ和两个杂交组。表２－１展示了产蛋性能的统计分析结果。在１８－３９周龄实验期内，常逡逑温环境中ＲＩＲ、ＢＳ、ＲＭＢＦ和ＲＦＢＭ每只鸡的平均产蛋数分别为１３０．７、９１．１、１１７．６和１２１N逡逑每只鸡的平均产蛋重分别为７９００．８、４９４１．３、６７６２．０和６９６８．１邋ｇ
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S831.2

【参考文献】