饲粮膳食纤维对母猪繁殖性能的影响及机制研究

发布时间：2020-11-17 18:36

　　 膳食纤维(Dietary fiber,DF)在母猪饲粮中的应用十分广泛。目前,DF在妊娠母猪上的研究大多关注于其最终的繁殖成绩,而忽略了DF及其代谢产物对母猪妊娠期的生理代谢、肠道微生物区系变化以及对胎儿生后生长发育的影响及机制探索。由于DF可能会对采食量和营养物质利用率产生负面效应,其在泌乳母猪饲粮中的含量通常受到限制。但一方面,富含DF的农作物或其副产物可能是取代泌乳母猪饲粮中谷类的一种经济的替代物;另一方面,DF在后肠发酵的主产物短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs)被发现参与了泌乳母猪乳脂的从头合成,这均为DF在泌乳母猪饲粮中的应用提供了可能性。基于此,本研究旨从母猪生理代谢和肠道微生物区系变化的角度,考察妊娠期DF调控母猪繁殖性能及后代生长的可能机制;从乳腺营养物质摄取的角度,考察泌乳期DF影响母猪哺乳性能的可能机制。主要研究内容及结果如下:试验一妊娠饲粮添加膳食纤维对母猪繁殖性能、营养物质消化代谢及肠道微生物的影响本试验按照2×2因子设计,固定因子包括油脂添加水平(0,5%)和可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)菊粉添加水平(0,1.5%),形成的四个处理组分别为:无油脂无菊粉添加组(LFD)、菊粉添加组(LFD.Inu)、油脂添加组(HFD)、油脂和菊粉添加组(HFD.Inu)。试验选用2~4胎LY母猪80头,配种后按照胎次、体重和背膘一致原则分配到四个处理组中,饲粮处理时间为整个妊娠期。母猪分娩后饲喂同一标准泌乳饲粮至仔猪28日龄断奶。结果如下:(1)油脂添加显著提高了母猪妊娠期总增重、母体增重和背膘厚度增加(P0.01),菊粉添加则显著降低了妊娠期母体增重和背膘厚度增加(P0.05);油脂添加显著增加了母猪总产仔数、活产仔数和初生窝重(P=0.01),而对初生个体重和死胎率没有显著影响;菊粉添加对母猪产仔性能无显著影响,但显著缩短了产程(P=0.04),并改善了仔猪出生均匀度(P≤0.05);油脂基础上添加菊粉较油脂添加降低了仔猪断奶个体重和断奶窝重(P0.05),而添加菊粉则显著降低了母猪在泌乳期的体重和背膘损失(P0.05)。(2)菊粉添加显著增加了仔猪初生时的顶臀长(CRL),降低了新生仔猪体质量指数(BMI)(P0.05);油脂添加显著增加了新生仔猪胴体粗脂肪含量(P=0.02),而菊粉添加则呈现相反效应(P=0.02);另外,菊粉添加显著增加了新生仔猪胴体粗灰分、钙和磷的含量以及新生仔猪血清葡萄糖的浓度(P0.05)。(3)营养消化代谢试验结果表明:油脂添加显著增加了妊娠母猪血糖曲线的曲线下面积(AUC_(120)),降低了葡萄糖的清除率(P0.05),菊粉添加显著降低了葡萄糖峰值和AUC_(120),升高了葡萄糖清除率(P0.05);菊粉添加显著降低了妊娠母猪粗脂肪而增加了钙的表观消化率(P0.05);油脂基础上添加菊粉显著增加了粪便胆汁酸的排泄;菊粉添加显著增加了妊娠母猪血清丁酸的浓度(P0.01)。(4)妊娠母猪粪便微生物16s RNA基因测序结果显示:菊粉添加显著增加了Simpson指数(P=0.02),并与油脂存在显著的交互效应(P=0.01);门水平上,油脂添加显著降低了Proteobacteria的相对丰度(P=0.04),菊粉添加显著升高了Lentisphaerae的相对丰度(P=0.02);属水平上,油脂添加仅表现为显著提高了YRC22的相对丰度(P0.01),而菊粉添加显著升高了Streptococcus(P=0.02),Oscillospira(P=0.02),Sphaerochaeta(P=0.02)和Phascolarctobacterium(P0.01)的相对丰度,且显著降低了YRC22的相对丰度(P0.01)。(5)菊粉添加缓解了母猪的炎症反应,表现为显著降低了促炎因子IL-6、脂肪因子瘦素和趋化素的循环浓度(P0.05)。由以上结果可知,菊粉添加对母猪产仔性能无显著影响,但显著缩短了产程,降低了母猪在妊娠期的体重和背膘沉积,这可能与菊粉改善母体营养代谢、炎症反应及肠道微生物菌群结构有关。试验二妊娠饲粮添加膳食纤维对母猪后代生产性能和肉品质的影响及机制研究母体营养可通过“营养程序化”的方式影响胎儿及其生后的生长、代谢及健康状态。本试验旨在考察妊娠饲粮添加DF是否会程序化影响后代生长性能和肉品质,并试图从组蛋白乙酰化状态改变的角度来解释DF所带来的表观遗传效应。采用试验一中各个处理组断奶后仔猪,每个处理选5窝,每窝选取10头仔猪进行原窝育肥。采用五阶段饲喂,饲粮营养水平满足或超过NRC(2012)水平;各阶段均采用统一标准饲料。结果发现:(1)由于本试验是采用试验一中的仔猪断奶后原窝育肥,因此进入本试验的菊粉组仔猪的体重较非菊粉组轻(P=0.01)。并且,HFD.Inu组仔猪较轻的体重一直维持到了110日龄,之后直到180日龄各处理组猪只体重差异不显著;而仔猪各阶段的采食量变化与体重变化一致。(2)母猪妊娠期添加菊粉显著增加了其后代断奶和育肥阶段的肝脏脏器指数(P0.05);母体油脂基础上添加菊粉降低了仔猪断奶时腹部脂肪的相对含量(P=0.05),母体菊粉添加降低了仔猪育肥阶段的平均背膘厚度(P0.01)。(3)母猪妊娠期添加菊粉显著降低了其后代育肥阶段的背最长肌的亮度L*(P=0.02),但对其他肉品质指标影响不显著。(4)母猪妊娠期添加菊粉降低了其后代初生和育肥阶段肝脏脂质的沉积,并增加了肝脏脂肪酸β氧化相关基因PGC-1α和CPT1A的表达(P0.05)。(5)母猪妊娠期添加菊粉有增加新生仔猪血清丁酸含量的趋势(P=0.06),显著降低了新生仔猪肝脏组蛋白去乙酰化酶(HDACs)的活性,并增加了新生仔猪肝脏乙酰化的组蛋白H3和H4的含量(P0.01)。本研究结果表明,妊娠期菊粉添加对后代育肥期肉质无显著影响,但显著降低了后代初生和育肥阶段的肝脏脂质沉积,这可能与菊粉发酵产物丁酸降低胎儿肝脏HDACs活性、增加组蛋白乙酰化及脂肪酸β-氧化相关基因表达有关。试验三膳食纤维添加对母猪子宫和乳腺组织营养物质摄取及哺乳性能的影响为了验证DF发酵产物SCFAs是否影响子宫和乳腺对营养物质的摄取及哺乳性能,我们开展了试验三。试验选用10头3~5胎丹系LY母猪,于妊娠后期(75±2天)将母猪按照体重(276±18 kg)和胎次分配到两个处理组,即对照组(Control)和高膳食纤维添加组(Fiber组),每组5头母猪,并对所有母猪实施插管手术。从妊娠102-108天,对照组母猪继续饲喂标准妊娠饲粮(14.6%DF),而Fiber组母猪则饲喂含有高DF补充料(39.1%DF)的妊娠饲粮;妊娠109直至泌乳第4天,对照组母猪饲喂标准妊娠-泌乳过渡饲粮(16.8%DF),而Fiber组母猪则饲喂含有高DF补充料(39.1%DF)的过渡饲粮。高DF补充料的添加均以等量替代标准妊娠饲粮或标准过渡饲粮实现。从妊娠第5天至28天断奶,妊娠对照组母猪转为饲喂标准泌乳饲粮(13.2%DF),而妊娠Fiber组母猪转为饲喂高DF的泌乳饲粮(18.6%DF)。哺乳期设计了低采食量组母猪(n=3)作为采食量配对组。结果发现:(1)妊娠饲粮中添加DF显著增加了母猪乙酸、丙酸、丁酸和总SCFAs的动脉血浆浓度(P≤0.01),但对动静脉浓度差异无显著影响。子宫营养物质((葡萄糖、乳酸、非酯化脂肪酸、乙酸和丁酸)摄取效率无显著变化,但丁酸随着妊娠日龄增加而呈增长趋势(P=0.07)。(2)泌乳饲粮中添加DF对母猪哺乳性能无显著差异,但低采食量组母猪体重损失(-76 kg)和体蛋白动员(11.2 kg)显著增加(P=0.02),且仔猪生产性能包括断奶增重、断奶窝重、窝增重和存活率以及母猪泌乳量均显著降低(P0.05)。(3)泌乳饲粮中添加DF组母猪总能、干物质和有机物的消化率低于对照组母猪,但高于低采食量组母猪(P0.01)。(4)与对照组和低采食量组母猪相比,泌乳期添加DF显著提高了母猪泌乳第7天动脉血葡萄糖、乙酸和丙酸浓度(P0.05);而在泌乳第17天时DF组与对照组母猪动脉血代谢产物浓度达到一致。(5)低采食量组母猪的葡萄糖、非酯化脂肪酸、甘油三酯、乙酸、丙酸和丁酸的乳腺摄取效率均显著低于对照组和DF组母猪(P0.05)。(6)三个组的乳腺血浆流量差异并不显著,但从数值上看,对照组母猪血浆流量最高(7401 L/d),DF组母猪居中(6551 L/d),而低采食量组母猪的乳腺血浆流量最低(5499 L/d)。低采食量组母猪的乳腺乙酸、丙酸和丁酸的净通量均为负值。(7)低采食量组母猪的乳干物质、乳脂、乳蛋白和乳能量的浓度显著高于,而乳糖的浓度显著低于其他两组(P0.05)。泌乳高峰期时,DF组母猪的乳能量、乳干物质和乳脂的产出显著高于低采食量组母猪,而对照组母猪则居中(P0.05)。本研究结果表明,妊娠期DF的添加增加了乙酸、丙酸、丁酸和总SCFA的动脉血浓度,且子宫对丁酸的摄取效率达到10%以上,并随妊娠日龄增加而呈增长趋势。低采食量母猪为了满足泌乳需要动员了大量体储,导致了巨大的泌乳期体重损失;纤维组母猪的哺乳性能在数值上低于对照组,这种降低可能是由于采食量和营养物质消化率的降低引起的。试验四泌乳饲粮添加非淀粉多糖降解酶对母猪养分消化率及哺乳性能的影响试验三发现高DF在泌乳母猪饲粮中的添加使母猪采食量、消化率和哺乳性能受到一定的负面影响。那么,如何改善泌乳饲粮中DF的不利影响值得进一步研究。非淀粉多糖(non-starch polysaccharids,NSP)酶目前在家禽和幼龄仔猪上应用广泛,其添加被证实提高了营养物质消化率和生长性能,但在母猪上的研究却十分缺乏。本试验选用经产丹系LY母猪30头,于妊娠108天按照体重和胎次分配到两个处理组,即对照组(Control)和NSP酶组(Enzyme)。NSP酶的添加剂量为200 FXU,相当于200g/T饲粮,基础饲粮类型为小麦-大麦型(15%DF)。试验期为妊娠108天至泌乳28天。结果发现:(1)两组母猪总产仔数、活产仔数、死胎数无显著差异,但NSP酶添加显著降低了母猪泌乳期体重损失(P=0.04)。(2)NSP酶添加显著增加了泌乳母猪总能、干物质、氮、有机物和总NSP的表观消化率(P0.05)。(3)NSP酶添加显著增加了泌乳母猪的平均日采食量(ADFI)(P0.01),而仔猪个体增重、窝增重、带仔数、泌乳量和乳成分两处理组间差异不显著。本研究结果表明,在富含DF的小麦-大麦型泌乳饲粮中添加NSP酶,未能显著提高仔猪生产性能和母猪泌乳量,但显著提高了哺乳母猪的采食量和营养物质消化率,从而降低母猪在泌乳期的体重损失。综上所述,本论文的主要结论为:(1)SDF菊粉添加引起的妊娠母猪消化代谢以及母猪妊娠期肠道微生物区系的变化是菊粉影响母猪妊娠期体重增加、脂肪沉积和最终部分繁殖性能的可能机制。(2)母猪妊娠期SDF菊粉的添加通过丁酸的组蛋白乙酰化修饰的方式改变了母体油脂添加诱导的后代肝脏的脂质沉积,且这种稳定的由表观遗传修饰改变引起的影响可以延续到后代的育肥阶段。(3)在SDF摄入情况一致的情况下,妊娠母猪子宫对营养物质尤其是SCFAs的摄取还受到由于SDF类型不同造成的发酵性差异的影响,发酵性强的DF可能对子宫SCFAs摄取效率的影响更为显著。(4)在泌乳饲粮中添加IDF丰富的草粉,可能由于降低母猪的采食量和营养物质消化率而影响乳腺对营养物质的摄取及最终的哺乳性能,而在DF含量丰富的泌乳饲粮中添加NSP酶则可以改善DF所带来的负面效应。
【学位单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S828.5
【部分图文】：

图 2-1-2. 妊娠期添加菊粉对新生仔猪血清代谢产物的影响Figure 2-1-2 Effects of inulin supplementation during gestation on serum metabolites of newbornpiglets血清葡萄糖：菊粉效应 P = 0.01 ；血清尿素氮：菊粉效应 P = 0.04。同一个指标标识不同字母表示差异显著（P < 0.05）。TG：甘油三酯；TC：总胆固醇；HDL-C：高密度脂蛋白胆固醇；LDL-C低密度脂蛋白胆固醇。误差线代表标准误。仅展示差异显著的 P 值。Glucose: P = 0.01 for inulin effect; Urea: P = 0.04 for inulin effect. There were significant differencebetween those groups with different letters. TG, triglycerides; TC, total cholesterol; HDL-C, high-densilipoprotein cholesterol; LDL-C, low-density lipoprotein cholesterol. Error bars indicate SEM. Onsignificant P values are presented.2.4 妊娠期添加菊粉对妊娠母猪血清代谢产物的影响由表 2-1-6 可知，油脂添加显著增加了妊娠母猪的血清总胆固醇（1.72 vs. 1.5mmol/L; P < 0.01）, 甘油三酯 (0.79 vs. 0.72 mmol/L; P < 0.01), 低密度脂蛋白胆固醇（0.80 vs. 0.74 mmol/L; P = 0.02）和高密度脂蛋白胆固醇的浓度（0.75 vs. 0.66 mmol/L

由图 2-1-3 可知，妊娠阶段对血清 VFAs 存在显著的影响（P < 0.01），而菊粉除了显著增加了丁酸浓度（+45.3%，P < 0.01）之外，膳食处理并未对血清 VFAs 产生显著效应。从不同妊娠阶段来看，HFD.Inu 组母猪妊娠 60 天时的血清丙酸含量显著高于LFD 和 HFD 组（P < 0.05）。

2.5 妊娠期添加菊粉对妊娠母猪粪便胆汁酸排泄及营养物质表观消化率的影响由图 2-1-4 可知，油脂添加显著增加了粪便胆汁酸的排泄(9.74 vs. 7.68 μmol/g; P< 0.01)，且这种效应主要是由 HFD.Inu 组引起的，这可以从油脂和菊粉的交互效应看出(P < 0.01)。同时需要注意的是，HFD.Inu 组在妊娠 30 和 90 天时的粪便总胆汁酸含量在数值上较其余三组高，而其在妊娠 110 天的粪便胆汁酸含量则显著高于其他三组，较 HFD 组甚至提高了 51% (P < 0.05)。

本文编号：2887790