基于代谢组和转录组探究补饲L-瓜氨酸对公羊精液品质的影响

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本试验通过给公羊补喂L-瓜氨酸(L-Citrulline,L-Cit),探究L-Cit对公羊繁殖性能的影响及机制,为L-Cit在动物生产繁殖中的应用提供理论依据。将32只吐鲁番黑羊公羊随机分为4组,每组8只,分别为对照组、试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组。对照组公羊饲喂基础日粮,试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在对照组基础上分别补喂4、8、12 g/d·只的L-Cit,试验为期72 d,试验开始后每5天采精一次,每10 d测定一次精液品质,通过精液品质筛选最佳L-Cit补喂剂量。筛选最佳剂量后,以对照组和最佳补喂剂量组开展后续研究(12 g/d·只补喂剂量为后续研究试验组),在试验第71天时,采集公羊精液测定精子质膜完整性、顶体完整性和线粒体膜电位活性。分别在试验第0和71天时,晨饲前采用假阴道法采集公羊精液,进行高通量靶向测定精浆中糖类、氨基酸和丙酮酸含量。分别在第0天和第72天时,采用一次性普通采血管空腹颈静脉采集公羊血液,进行高通量非靶向代谢研究。试验第73天时,对照组与试验组各屠宰3只公羊,采集公羊下丘脑组织和右侧睾丸相同部位睾丸网组织用于转录组检测。补喂L-Cit后,公羊精子密度、直线运动精子数、精子活力和线粒体膜电位呈极显著升高(P<0.01)。与对照组相比,试验组公羊精浆中木糖和丙酮酸含量呈极显著升高(P<0.01),阿拉伯糖和麦芽糖呈极显著降低(P<0.01);精浆中L-缬氨酸、L-苏氨酸、L-精氨酸、L-色氨酸、L-异亮氨酸、L-赖氨酸、L-甲硫氨酸、L-天门冬氨酸、Nα-乙酰-L-赖氨酸、肌氨酸和L-高丝氨酸均呈极显著升高(P<0.01)。对公羊血清非靶检测后,发情期与乏情期相比共有112个代谢差异物,KEGG分析后嘧啶代谢途径呈极显著升高(P<0.01);补喂L-Cit72 d后,共有124个代谢差异物,KEGG分析后精氨酸生物合成和矿物质吸收途径呈极显著升高(P<0.01);补喂L-Cit 72 d后对照组与试验组共有27个代谢差异物,KEGG分析后ABC转运、蛋白质的消化和吸收、矿物吸收和氨酰t RNA生物合成途径呈极显著升高(P<0.01)。对公羊下丘脑测序Raw-reads均值为49,841,836.67,其中对照组均值为49,137,344.67,试验组均值为50,546,328.67,基因分析共检测到961条表达基因,其中上调基因有524条,下调基因437条;KEGG分析后蛋白质消化吸收途径呈极显著升高(P<0.01);蛋白网络互作分析,下丘脑中5个以上关联基因共有107个,其中上调基因有68个,下调基因有39个。睾丸组织样测序所得原始数据总条目数Raw-reads均值为50,318,616,其中对照组均值为46,891,972,试验组均值为53,745,260,共检测到715条表达基因,其中上调基因有260条,下调基因455条;KEGG分析后糖酵解/糖异生和氨基糖和核苷酸糖代谢途径呈极显著升高(P<0.01);蛋白网络互作分析,5个以上关联基因共18个,上调基因有13个,下调基因有5个。综上所述:补喂L-Cit可提高公羊的精液品质,氨基酸改善公羊精液品质的作用大于糖类物质。L-Cit可促进公羊体内氨基酸、蛋白质、糖和矿物质代谢进而调控公羊的繁殖性能。公羊下丘脑中RPL8、RPS20、RPL12、RPL21、RPS3A、RPS5、RPS15A与睾丸中LOC101115026基因可能是调控公羊繁殖性状的重要候选基因。
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