奶牛分段添加薏苡草抗热免疫保护和肠道微生物多样性调控机制

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夏季高温环境对奶牛业造成威胁,耐热品种的培育是应对高温环境的长效机制,但周期很长,而饲料能快速有效的缓解奶牛热应激。薏苡草营养价值高并含有多种药物成分,具有抗炎和抗氧化等作用,可以提高动物免疫力和抵抗夏季热应激的能力。因此本试验以薏苡草为粗饲料,以传统的青贮玉米和苜蓿草为对照,开发了荷斯坦育成牛和泌乳牛薏苡草配方。以育成牛和泌乳牛为实验动物,在重庆2018~2020进行试验,评估了薏苡草配方对育成荷斯坦奶牛生长、免疫球蛋白、细胞因子和肠道微生物的影响,同时,通过血气分析做了酸中毒评估;另外,在同种实验动物研究了泌乳牛产奶性能。其结果如下:1、环境测定结果显示,夏季重庆市云阳县林久牧场平均温度为23.9℃、平均湿度为85.7%和平均THI为75.7。2、夏季薏苡草实验组,奶牛增重量显著大于对照组(P<0.01),但采食量与对照组的差异不显著(P>0.05)。实验组平均每天的产奶量显著大于对照组(P<0.05),其体细胞数显著低于对照组(P<0.05)。3、血气分析结果显示薏苡草实验组的氧分压、二氧化碳分压、钠离子、氯离子、葡萄糖、乳酸、阴离子隙显著低于对照组(P<0.01),但薏苡草组的血液pH、剩余碱、二氧化碳总量、碳酸氢根离子、钾离子和一氧化碳含量显著高于对照组(P<0.01)。4、血细胞分析结果显示,薏苡草实验组组单核细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞比率和嗜酸性粒细胞比率显著高于对照组(P<0.01)。薏苡草组红细胞变异系数显著高于对照组(P<0.01)。5、免疫球蛋白和细胞因子检测结果显示,薏苡草实验组的IgM显著高于对照组(P<0.01),薏苡草组的促炎因子,IL-2显著高于对照组(P<0.01)而IL-6显著低于对照组(P<0.01)。6、肠道微生物分析结果显示,薏苡草组实验组的OTU高于对照组,同时,微生物的多样性和丰富度均高于对照组;普雷沃菌科UCG-004(Prevotellaceae UCG-004)、norank f p-2534-18B5 gut group、拟杆菌(norank f norank o Bacteroidales)、艾克曼菌、dgA-11 gut group和norank f F082显著高于对照组(P<0.05),但是双歧杆菌(Bifidobacterium)显著低于对照组(P<0.05)。另外两组的优势菌门和优势菌属结果如下,优势菌门均为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidata);优势菌属为UCG-005、理研菌科RC9 gut group(Rikenellaceae RC9 gut group)、毛螺旋菌科(unclassified f Lachnospiraceae)和密螺旋体属(Treponema)。结论:夏季林久牧场的奶牛伴有热应激(THI=75.7);用薏苡草配方喂养荷斯坦育成牛后生长加快,增强产奶牛的泌乳性能,同时薏苡草不会导致奶牛发生酸中毒。薏苡草组的白细胞数量较少,促炎因子IL-6下降,免疫球蛋白IgM升高,免疫力较强。通过α多样性分析发现薏苡草组微生物群落的丰富度和多样性均高于对照组,且两组的多样性覆盖度已达到较高水平。两组间微生物群落组成有明显差异,薏苡草组的普雷沃菌科UCG-004、norank f p-2534-18B5 gut group、拟杆菌目、艾克曼菌、dgA-11 gut group和norank f F082显著高于对照组(P<0.05),而薏苡草组双歧杆菌显著低于对照组(P<0.05)。两组动物在门水平上的优势微生物均为厚壁菌门和拟杆菌门,在属水平上的优势微生物为UCG-005、理研菌科RC9 gut group、毛螺旋菌科和密螺旋体属。总之,薏苡草配方饲料能够抵抗热应激,表现在夏季饲喂薏苡草可以增强奶牛的生产性能和奶牛免疫力、增加奶牛肠道微生物的多样性。
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