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随着兔业生产规模的进一步扩大,提高母兔周期化繁殖效率已成为我国兔产业高效生产的关键,但经产母兔在短日照季节发情效率低,季节性乏情现象明显,直接影响规模兔场生产效率,目前只能依靠外源性激素维持周期化生产。光是动物感知环境变化的重要信号,能引起动物繁殖节律的改变,如能采用人工光照诱导干预母兔自身繁殖节律,则可实现无人工激素的周期化繁殖模式,降低母兔外源性激素耐受效应,提高周期化繁殖效率。目前,家兔生产中已逐步开始使用白炽灯、节能灯等混合光源,通过光周期调节的方式调控母兔繁殖节律,以实现周期化生产,相关研究主要以不同光周期对兔繁殖性能的应用效果评价为主,很少涉及不同光色对母兔繁殖性能影响的机制研究,其原因可能是前期研究受限于光源种类,随着节能环保型LED单色光源产品的普及使用,为不同单色光对母兔行为及繁殖性能的影响提供了研究条件,因此本文首先探讨不同LED光色对母兔选择性停留行为、情绪物质及同期发情率的影响,在此基础上,分析不同LED光色对视网膜神经节细胞(ipRGCs)内视蛋白合成基因转录影响的差异,探讨这一差异引起褪黑激素(MLT)及其合成限速酶基因表达的改变,同时结合经典HPG轴上繁殖调控主要关键受体基因,以及卵泡闭锁及其颗粒细胞凋亡关键基因表达的变化,阐述不同LED光色对母兔繁殖性能影响的分子机制,为获得兔业生产的光需求参数提供参考依据。具体研究结果如下:1、开展了不同LED光色对母兔选择性停留行为影响的实验,将40只5月龄新西兰后备母兔置于人工光照控制室内的6m*6m正方形漏缝木地板平台上,四周用敞门兔笼合围,笼内均匀放置常规乳头式饮水器及料槽,母兔可自由出入平台上任一兔笼,每边兔笼上方60cm处向下投射LED红光(660 nm)、绿光(540 nm)、蓝光(480 nm)、和白光(400-760 nm),光照强度与光照时间均设置为100lux/12D:12L。通过连续摄像的方式,获得了不同LED白、红、蓝、绿光色环境下,母兔对活动空间选择性停留行为的观察数据,结果显示,不同LED光色能够影响母兔活动空间的选择,LED红光环境更易被母兔接受并停留,其停留频率分别比LED绿光与LED蓝光高13.1%和11.6%,差异显著(P<0.05);与LED白光相比,LED红光环境中母兔的选择性停留率高6.8%,差异不显著(P>0.05)。2、在行为学观察实验的基础上,开展了不同LED光色环境下300只后备母兔单笼饲养实验,随机平均分成5组,每组3个重复,每个重复20只。兔笼上方60cm处向下投射LED红光(660 nm)、LED绿光(540 nm)、LED蓝光(480 nm)和LED白光(400-760 nm),对照组为白炽灯C组(400-1050nm)。母兔每周接受3次补光,即正式实验中每个星期内的周五至周日晚间18点至次日早晨6点,时长为12h(12D:12L),将不同颜色LED灯带及白炽灯C组的光照强度与光照时间均设置为1001ux/12D:12L。测定了不同LED光色环境下后备母兔血清情绪物质浓度,结果显示,不同LED光色环境对后备母兔血清中情绪物质浓度有影响。LED红色光及白炽灯组后备母兔血清中的β-内啡肽(β-EP)、5-羟色胺(5-HT)浓度显著高于LED绿光组及LED蓝光组(P<0.05),但与LED白光组相比,差异不显著(P>0.05);血清乙酰胆碱(Ach)浓度在各个实验组间浓度差异不显著(P>0.05);LED红光环境中皮质醇(Cortisol)浓度显著高于LED绿光组(P<0.05),与白炽灯、LED白光组及LED蓝光组相比浓度有增加趋势,但差异不显著(P>0.05)。3、LED红光组母兔同期发情率与白炽灯及LED白光组相比,分别提高20.89%和10.51%,差异显著(P<0.05);LED红光组母兔同期发情率与绿光及蓝光相比,分别提高4.66%和和7.33%,差异不显著(P>0.05);LED红光组母兔卵巢表面红色大卵泡数量有增加趋势,但各个实验组间卵巢上红色大卵泡数量统计差异不显著(P>0.05)。4、不同LED光色对特定时间段(11:30pm-12:30pm)母兔血清MLT含量有影响,与LED绿光组相比,LED红光组环境中母兔血清MLT含量低10.32%,差异显著(P<0.05),与对照白炽灯组、LED白光与LED蓝光组相比差异不显著(P>0.05)。松果体内MLT合成限速酶Aanat mRNA的表达受到不同LED光色的影响,与LED白光相比,LED红光能显著抑制松果体内Aanat mRNA的表达(P<0.05),与白炽灯组、LED绿光及蓝光组相比,LED红光有抑制松果体内Aanat mRNA的表达的趋势,但差异不显著(P>0.05)。MLT受体Mel1a/b mRNA在不同部位的表达量存在差异,母兔MLT受体Mel1a mRNA在母兔视网膜、SCN核、松果体、下丘脑、垂体、卵巢均有表达,并且与其他组织相比,在松果体中的表达量差异极显著(P<0.01);MLT受体Mellb mRNA在母兔视网膜、SCN核、松果体、下丘脑、卵巢表达,在垂体中的疑似表达;LED红光组母兔松果体中Mel1a mRNA表达量显著高于LED绿光组和蓝光组(P<0.05),但与白炽灯组和LED白光组相比,差异不显著(P>0.05);不同光色对Mel1a基因在母兔视网膜、SCN、下丘脑部位的表达影响差异不显著(P>0.05);不同光色下Mel1b基因在母兔视网膜、SCN、松果体、下丘脑部位的表达差异不显著(P>0.05)。母兔视网膜内Opn4基因的转录受到不同LED光色的影响,LED红光组母兔视网膜内基因表达量显著高于白炽灯组和LED绿光组(P<0.05),但与LED白光组及蓝光组相比,表达差异不显著(P>0.05)。5、与白炽灯组、LED白光、绿光、蓝光相比,LED红光能促进母兔垂体GnRHR mRNA表达有上升趋势,但差异不显著(P>0.05);与LED白光、绿光、蓝光相比,LED红光显著提高了卵巢组织中FSHR、LHR基因mRNA的表达(P<0.05),与白炽灯组相比,LED红光有提高卵巢组织中基因mRNA表达水平的趋势,但差异不显著(P>0.05)。6、在原始卵泡(PrF)阶段与初级卵泡(PF)阶段,不同LED光色对其数量影响差异不显著(P>0.05);与LED绿光组及LED蓝光组相比,LED红光组、LED白光组及白炽灯对照组次级卵泡(SF)数量显著增加(P<0.05);由于卵泡进一步闭锁,三级卵泡(TF)数量显著减少,与LED绿光、LED蓝光及白炽灯组相比,LED红光组显著提高了三级卵泡(TF)数量(P<0.05),但与LED白光组相比,差异不显著(P>0.05)。与LED绿光组相比,LED红光及白炽灯能显著抑制母兔卵巢FoxO1 mRNA表达(P<0.05);与LED白光及LED蓝光相比,LED红光及白炽灯有抑制母兔卵巢FoxO1 mRNA表达的趋势,但差异不显著(P>0.05)。Bcl-2/Bax mRNA两个凋亡相关基因在兔卵巢中均有表达,两者的相对表达量呈现显著差异(P<0.05),Bax mRNA表达量显著高于Bcl-2 mRNA。不同LED光色对兔卵巢Bcl-2/BaxmRNA表达的影响也存在差异,与LED绿光、蓝光及白炽灯对照组相比,LED红光显著提高Bcl-2 mRNA的表达量(P<0.05),但与LED白光组相比,两者差异不显著(P>0.05),Bcl-2基因的表达量受到不同光色的影响作用呈现出红光>白光>白炽灯>绿光>蓝光的趋势;不同组别LED光色对BaxmRNA的表达影响作用呈现出绿光>蓝光>白光>白炽灯>红光的趋势,但各组别间差异不显著(P>0.05)。7、母兔SCN核转录组分析发现,LED红光组(R)、LED白光组(W)、对照组白炽灯(N)有263条差异表达基因(DEGs)。与LED白光组及白炽灯组相比,LED红光能够显著增加兔SCN核中差异表达基因的数量,GO分析结果发现,分子功能(molecular function)中的差异基因主要以G蛋白偶联受体相关基因为主,其中转运蛋白活性在分子功能中的比例最大;不同组别所产生差异基因的KEGG Pathway富集分析结果显示,不同组别间的共性KEGG Pathway富集特征主要以神经活性配体-受体相互作用通路为主;采用qPCR验证Pathway富集p-value最小前10位的类固醇合成通路(Ovarian steroidogenesis)中的NPY基因、BMP6基因、cAMP信号通路(cAMP signaling pathway)中的HTR4基因,神经活性配体-受体相互作用(Neuroactive ligand-receptor interactio)通路中的AGTR1基因,胞外基质受体相互作用(ECM-receptor interaction)通路中的CD36基因,磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT(蛋白激酶B)(PI3K-Akt signaling pathway)信号通路中的IGF1基因,验证结果显示差异表达基因在转录组测序中的表达趋势与qPCR验证的表达趋势一致。本文通过SCN核转录组分析,获得了不同LED光色对兔繁殖节律震荡核心-视交叉上核(SCN)影响的调控通路,为阐明不同LED光色调控兔繁殖的分子信号通路及其作用机制提供数据信息。