鸡胚给养维生素C调控肉仔鸡出雏特性的机制

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:corbet2003
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育种改良极大地提高商品肉鸡的生产性能,国内某些规模化肉鸡养殖企业的料肉比可达到1.35-1.45,同时缩短出栏时间至35-42 d。通过日粮配方的优化来进一步提高肉鸡生产性能的难度越来越大,寻求发挥肉鸡遗传潜力的新营养方法显得尤为重要。以Arbor Acres肉鸡为例,21 d鸡胚发育期占比肉鸡整个生命周期超过三分之一,胚胎发育对于家禽遗传潜力发挥的重要性日益引起关注。既然通过营养调控能够促进养殖阶段的肉鸡的生长,是否能够通过胚期营养调控肉仔鸡的出雏特性,进而发挥肉鸡的遗传潜力呢?本课题组开展的鸡胚发育过程中DNA甲基化的变化规律研究提示,肉鸡胚胎发育过程中存在表观遗传调控的敏感窗口期,奠定了通过营养表观遗传调控干预肉仔鸡出雏特性的理论可能性。维生素C(VC)能够以辅酶因子的形式参与DNA去甲基化和组蛋白去甲基化等表观遗传修饰的调控,具有调控肉仔鸡出雏特性的可能性。基于此,本试验通过探究3种胚期给养VC方式的可行性,并确定最佳的胚期给养方式,进而开展胚期给养VC对肉仔鸡出雏特性的影响及其调控机制的研究。本研究能够为以家禽胚期营养调控为切入点的营养干预研究提供借鉴和参考。试验1日粮补充维生素C对蛋鸡维生素C合成、转运和蛋中沉积的影响本试验旨在探究蛋鸡日粮补充VC对蛋鸡VC合成和转运及鸡蛋中VC沉积的影响。为了选择合适的动物模型,我们首先检测了不同品种鸡蛋的VC含量,并选择鸡蛋中VC含量较低的蛋鸡品种作为动物模型。Isa Brown蛋种鸡和Hy-Line Brown商品蛋鸡的鸡蛋VC含量显著低于Arbor Acres肉种鸡的鸡蛋(P<0.05)。随后选择24只42周龄的Hy-Line Brown商品蛋鸡随机分成3个处理,每个处理8个重复,在基础日粮的基础上分别添加0、200和400 mg/kg VC。结果表明,蛋鸡回肠维生素C转运载体1(SVCT1)和维生素C转运载体2(SVCT2)基因表达显著高于十二指肠和空肠(P<0.05)。蛋鸡输卵管膨大部SVCT1基因表达高于卵巢,SVCT2基因表达低于卵巢(P<0.05)。蛋鸡肾脏L-古洛糖酸内酯氧化酶(GLO)和SVCT1基因表达高于肝脏,SVCT2基因表达低于肝脏(P<0.05)。日粮补充400 mg/kg VC提高了蛋鸡十二指肠、卵巢和输卵管膨大部SVCT1基因表达,但降低了蛋鸡肝脏GLO和SVCT1基因表达(P<0.05)。日粮补充200和400 mg/kg VC提高了蛋鸡十二指肠SVCT2基因表达,但降低了蛋鸡肾脏GLO和SVCT1基因表达、蛋鸡肝脏SVCT2基因表达(P<0.05)。上述结果表明,日粮补充VC增强蛋鸡肠道的VC吸收能力,进而降低肾脏和肝脏的VC合成能力、促进卵巢和输卵管膨大部的VC转运能力,却并未实现鸡蛋中VC的有效沉积。试验2基于鸡胚内源合成和吸收规律评估胚蛋注射维生素C的可行性本研究通过分析鸡胚发育过程中VC内源合成和吸收规律,阐明肉鸡胚期的VC合成能力是否存在不足,以及基于鸡胚VC内源吸收规律确定胚蛋注射VC的最佳部位,并在此基础上评估胚蛋注射VC的可行性。结果表明,出壳前的鸡胚肾脏和卵黄囊膜GLO基因表达显著低于出壳后的肉鸡(P<0.05)。卵黄囊膜的SVCT1基因表达从E19至1日龄(D1)持续性增加,十二指肠、空肠和回肠的SVCT1基因表达从E17-D1持续性增加(P<0.05)。D1雏鸡的血浆VC含量显著高于D21和D42肉鸡(P<0.05)。根据不同组织的GLO和SVCT1基因表达情况,肾脏和卵黄囊膜是鸡胚VC合成的主要部位,卵黄囊膜是鸡胚VC吸收的主要部位。胚蛋注射VC显著降低鸡胚或雏鸡肝脏、肾脏和卵黄囊膜的GLO基因表达、同时显著降低十二指肠、空肠和回肠的SVCT1基因表达(P<0.05),却显著提高雏鸡血浆、脑、肾脏和肝脏组织中的VC含量(P<0.05)。此外,胚蛋注射VC显著降低热应激下鸡胚的死亡率,提高种蛋的孵化率(P<0.05)。上述结果表明,鸡胚VC内源合成能力弱,且胚期VC供应主要依赖于卵黄囊膜的内源性吸收,因此卵黄适合作为胚蛋注射VC的部位。胚蛋注射的VC能够被鸡胚吸收并发挥生物学功能,证明E11胚蛋卵黄注射VC的方法是可行的。试验3胚蛋注射维生素C对肉仔鸡出雏特性的影响本试验旨在探究胚蛋注射VC对肉仔鸡出雏特性的影响,并通过血液生化指标初步探究其潜在的调控机制。首先将300枚Arbor Acres肉鸡种蛋被随机分成10个重复,每个重复30枚蛋,用以探究鸡胚或雏鸡相对重量和器官指数变化规律以及卵黄囊吸收和啄壳膜评分标准制定。随后设置3个处理包括不注射组(CON)、生理盐水注射组(NS)和VC注射组,用以探究胚蛋注射VC对肉仔鸡出雏特性的影响。卵黄囊吸收评分等级分为0、1、2、3和4分,分值越高表示卵黄囊吸收入腹腔越完全。在CON、NS和VC组中,卵黄囊吸收评分为4分的比例分别为9.52%、14.29%和23.81%,卵黄囊吸收评分为3分的比例分别为28.57%、33.33%和47.62%。啄壳膜情况分为已啄壳膜(YES)和未啄壳膜(NO)。在CON、NS和VC组中,啄壳膜情况为YES的比例分别为33.33%、38.10%和61.90%。将E21平均分为早(Early)、中(Middle)和晚(Late)三个阶段,分别统计各个阶段出雏雏鸡数的占比。在CON、NS和VC组中,出雏时间为Early的比例分别为29.31%、12.00%和33.90%,出雏时间为Middle的比例分别为22.41%、30.00%和42.37%。VC组的雏鸡直肠温度显著低于CON和NS组(P<0.05)。与NS组相比,VC组雏鸡血浆中碱性磷酸酶(ALB)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、总胆红素(TBIL)、总胆汁酸(TBA)、尿酸(UA)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和皮质酮(CORT)显著降低(P<0.05),血浆总甲状腺素(T4)有降低的趋势(P=0.096)。综上所述,胚蛋注射VC能够促进肉仔鸡的出雏进程,可能涉及肝脏和孵化肌的能量代谢调节,有待于进一步研究。试验4肝脏和孵化肌的转录组分析揭示维生素C调控肉仔鸡出雏特性的机制本试验旨在进行肉鸡肝脏和孵化肌的转录组学分析,进而揭示胚蛋注射VC调控肉仔鸡出雏特性的机制。选择试验3中NS和VC组E20鸡胚的肝脏和孵化肌样品进行转录组测序,并对差异表达基因进行KEGG富集分析。与NS组相比,VC组肝脏样品中共筛选到650个差异表达基因,其中436个基因显著下调、214个基因显著上调(P<0.05)。差异基因KEGG富集分析结果显示,共富集到18条差异代谢通路,与试验预期相关的差异代谢通路包括甘油脂代谢(P<0.05)、甘油磷脂代谢(P=0.064)和糖酵解/糖异生代谢(P=0.068),其中主要差异表达基因包括AKR1A1、PNPLA2、MOGAT1、AWAT1、LYPLA2、ALDH1A3、ENO2、G6PC等。与NS组相比,在孵化肌样品中共筛选到214个差异表达基因,其中95个基因显著下调、119个基因显著上调(P<0.05)。孵化肌差异表达基因KEGG富集分析结果显示,共富集到11条差异代谢通路,与试验预期相关的代谢通路涉及肌肉收缩和氧化磷酸化代谢(P<0.05),其中主要差异表达基因包括ATP5F1AW、ACTC1、MYH7B等。上述结果表明,胚蛋注射VC可能通过促进肝脏糖异生,进而促进孵化肌的能量储备及动员,增强孵化肌的收缩运动。试验5维生素C调控鸡胚原代肝细胞糖异生的机制探究本试验以鸡胚原代肝细胞模型,探究VC调控肝细胞糖异生的机制。试验分为对照组(CON)和VC组,培养基VC添加浓度分别为0和200 mg/L,每个处理3个重复,处理24 h后收集细胞,用于检测基因表达、酶蛋白表达和代谢产物。结果表明,VC添加显著提高鸡胚原代肝脏细胞甘油激酶基因(GK)表达(P<0.05)、显著降低3-磷酸甘油酸激酶基因(PGK)表达(P<0.05)、对果糖-6-磷酸酶基因(G6PC)表达有提高的趋势(P=0.073)。VC添加显著提高鸡胚原代肝细胞中GK酶蛋白水平(P<0.05)、对G6PC酶蛋白水平有提高的趋势(P=0.056)。此外,VC添加显著降低细胞内容物中甘油含量(P<0.05),对葡萄糖含量有提高的趋势(P=0.095)。综上所述,VC能够增强鸡原代肝细胞甘油的糖异生途径,提高肝细胞中的葡萄糖含量。综上所述,蛋鸡日粮补充VC难以实现种蛋中VC的有效沉积,鸡胚VC内源合成能力弱且VC供应主要来源于卵黄囊膜的内源吸收,因此胚蛋卵黄注射是胚期给养VC的最佳方法。胚蛋注射VC能够通过增强肝细胞中甘油的糖异生途径,提高肝脏的生糖能力,进而促进孵化肌的能量储备及动员,有利于卵黄囊吸收和啄壳膜等出雏行为的发生,促进肉仔鸡的出雏。
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