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母体妊娠期营养水平对后代的生长发育起着至关重要的作用,母体营养不足或过剩都会导致后代生长发育出现异常。为了弄清楚母体妊娠期饲粮能量水平对后代公猪睾丸发育的影响及其作用机理,本试验选取36头体重、背膘相近的7-9胎LY经产母猪,按照体重和胎次随机分为2组,分别为正常能量组(CON)和低能量日粮(LE),每组18个重复,每个重复1头母猪,基础日粮营养为NRC(2012)推荐。母猪分娩后,从CON组和LE组中分别挑选平均体重(CON:1.49±0.09kg;LE:0.98±0.14kg)的健康新生公猪各15头,试验期间不同饲喂阶段均饲喂相同饲粮(参考NRC2012),120日龄时结束试验。期间记录猪只初始体重和每阶段体重,每天观察并记录猪只健康状况,每周记录采食量。在28和120日龄对公猪进行前腔静脉采血,用于血液生化、免疫指标和激素水平分析;分别在出生当天、28和120日龄取公猪睾丸样,用于组织形态切片、睾丸结构分析、PCNA免疫组化和细胞凋亡率分析及转录组学分析和基因验证。结果如下:(1)母猪妊娠期摄入低能量水平,其后代公猪出生重、出生当天到90日龄日采食量和出生当天到60日龄日增重均显著低于对照组(P<0.05)。在睾丸重量上,LE组在出生当天睾丸重显著低于CON组(P<0.05),在28和120日龄时两组睾丸重差异不显著(P>0.05)。(2)血液生化指标:LE组TG含量在28日龄时显著高于CON组(P<0.05)。在120日龄时,TG含量极显著低于28日龄(P<0.01)。血液中TC和HDL均存在能量和时间效应,且LE组均高于CON组(P<0.05),并且在120日龄时极显著低于28日龄(P<0.01)。在血液免疫指标上,TNF-α和IL-1β存在能量与时间上的交互效应(P<0.01),在120日龄时血液中TNF-α和IL-1β水平显著高于28日龄(P<0.01)。在血浆激素水平上,血浆睾酮和雌二醇水平均存在能量与时间上的交互效应(P<0.01),LE组公猪在120日龄血液睾酮水平显著高于28日龄(P<0.05),在28日龄时雌激素水平显著低于CON组(P<0.05)。(3)通过睾丸切片形态学观察,在出生当天时,CON组和LE组睾丸组织生精细胞排列紧密,整齐有序,结构清晰完整,基底膜完整,无明显差异;在28日龄时,与CON组相比,LE组组织中生精细管壁出现垮塌,管内细胞排列混乱;在120日龄时LE组可见部分生精细胞脱落,生精细胞和精子数量减少。对睾丸组织形态定量分析后,发现母猪妊娠期能量水平对后代公猪睾丸细胞数目及生精细管存在显著的影响,在28、120日龄影响支持、生殖、间质细胞数目及生精细管管径,且CON组的细胞数目和管径极显著高于LE组(P<0.01)。通过对120日龄时管内精子细胞计数并预估,CON组的日产生精子数极显著高于LE组(P<0.01)。进一步对睾丸组织进行TUNEL凋亡检测,发现LE组凋亡细胞比率在出生当天时显著高于CON组(P<0.01)。28日龄和120日龄对睾丸切片进行PCNA增殖因子免疫组化检测,CON组与LE组细胞增殖并无显著差异(P>0.05)。(4)转录组测序结果显示,L0-N0、L28-N28、L120-N120(L代表LE组,N代表CON组)对比组得到差异基因个数分别为7406、1574、25,其中m RNA的差异基因数分别为1675、1201、19。对差异m RNA和lnc RNA在GO功能上分类,发现主要分布在细胞过程(cellular process)、代谢进程(metabolic process),细胞(cell、cell part),结合(binding)、膜组成(membrane,membrane part)和信号转导(signal transducer)等条目。对差异m RNA和lnc RNA进行KEGG功能注释,发现差异m RNA主要分布在脂质代谢、细胞凋亡和免疫通路;而lnc RNA分布在细胞增殖凋亡和关键调控信号通路上。(5)对睾丸发育相关基因验证发现,在脂肪酸代谢类基因上,LE组的ACADM基因在出生当天的表达量显著低于CON组(P<0.05),HADHA基因在出生当天和120日龄的表达量显著低于CON组(P<0.05)。在类固醇合成类基因上,LE组睾酮合成的限速酶P450scc在28日龄显著高于CON组(P<0.05),而雌二醇合成限速酶CYP19A在出生当天显著高于CON组(P<0.05),在120日龄显著低于CON组(P<0.05);增殖凋亡类基因检测表明,LE组的凋亡基因Caspase10显著高于CON组(P<0.05),而细胞周期相关基因PCNA、CCND2显著低于CON组(P<0.05)。信号通路类基因检测结果显示AMPK、AKT和S6K等信号转导通路基因存在显著差异(P<0.05);免疫相关基因分析发现LE组CCL4/2、IL1-β、ICAM1和INFG等促炎基因表达量显著升高(P<0.01),TLR1、NFκBIA和TNFRSF10等炎症通路基因表达量也显著升高(P<0.01)。而对血睾屏障基因表达量检测结果显示,LE组紧密连接蛋白中ZO1在28日龄显著低于CON组(P<0.05),LE组OCCLUDIN基因的表达在0和28日龄时显著降低(P<0.05),在120日龄时显著高于CON组(P<0.05),而JAM1基因在28、120日龄表达量要高于CON组(P<0.05)。(6)通过对睾丸相关蛋白表达量检测发现,LE组的p-AMPK/AMPK比值在出生当天和120日龄显著低于CON组(P<0.05),在28日龄显著高于CON组;p-S6/S6比值在出生当天显著低于CON组,在28和120日龄显著高于CON组(P<0.05)。而p-m TOR/m TOR比值差异不显著。综上所述,母体低能量水平日粮影响了后代公猪脂质代谢、睾丸免疫、睾丸组织形态和细胞数量。母猪妊娠期低能量水平破坏了睾丸的组织结构,增加睾丸细胞凋亡,进而影响睾丸发育;AMPK/PI3K/m TOR等信号通路可能介导母体能量水平对后代公猪睾丸发育的调控。另一方面,母猪妊娠期低能量水平可通过影响睾丸血睾屏障结构和功能,进而降低后代公猪免疫力,这与其改变TLR/NF-κB信号通路关键基因表达有关。