蘇紅光 張敏紅 馮京海 吳 鑫 胡春紅

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

在肉雞養(yǎng)殖生產(chǎn)中，環(huán)境溫度對(duì)其生產(chǎn)性能有重要影響。肉雞長(zhǎng)期暴露于低溫或高溫環(huán)境，都能增加其維持能量需要［1-3］，造成飼糧浪費(fèi)，影響生產(chǎn)性能。糖是機(jī)體重要的能量來源，糖代謝水平反映了機(jī)體能量代謝水平。不同的環(huán)境溫度條件下，為了維持體溫恒定，機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱水平也會(huì)發(fā)生變化。線粒體是真核細(xì)胞能量合成的場(chǎng)所，而位于線粒體內(nèi)膜的解偶聯(lián)蛋白(uncoupling protein，UCP)，可將內(nèi)膜外側(cè)(膜間隙)的氫離子(H+)運(yùn)回膜內(nèi)側(cè)，從而降低物質(zhì)氧化過程中所形成的H+電化學(xué)梯度，使氧化過程與ADP磷酸化過程脫偶聯(lián)，能量不形成ATP而以熱能的形式散發(fā)，從而增加呼吸產(chǎn)熱，降低ATP的合成，這對(duì)維持動(dòng)物體溫平衡有重要意義。目前在肉雞上關(guān)于環(huán)境溫度對(duì)禽類解偶聯(lián)蛋白(avUCP)表達(dá)影響的報(bào)道較少。當(dāng)前關(guān)于環(huán)境溫度對(duì)肉雞生產(chǎn)性能影響的報(bào)道多集中于熱應(yīng)激，同一研究中同時(shí)涵蓋從低溫到高溫的持續(xù)環(huán)境溫度處理對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的研究報(bào)道鮮見。本試驗(yàn)研究了10～30℃、持續(xù)14 d冷熱環(huán)境暴露對(duì)肉雞生產(chǎn)性能、糖代謝和avUCP mRNA表達(dá)的影響，以探索肉雞養(yǎng)殖的適宜環(huán)境溫度，為肉雞養(yǎng)殖生產(chǎn)中的環(huán)境控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)動(dòng)物:選取21日齡體重(BW)相近的愛拔益加(AA)肉仔雞288只(公母各占1/2)隨機(jī)分配到6個(gè)人工環(huán)境控制艙內(nèi)飼養(yǎng)，每個(gè)艙作為1個(gè)溫度組，按BW 和性別分為6籠，每籠(8只雞)作為1個(gè)重復(fù)。預(yù)試期7 d，溫度22℃，相對(duì)濕度60%。28日齡時(shí)開始試驗(yàn)，于08:00將各人工環(huán)境控制艙溫度分別逐漸(1 h內(nèi))調(diào)到10、14、18、22、26和30℃，相對(duì)濕度60%，溫濕度均保持恒定直至試驗(yàn)結(jié)束，正試期14 d。試驗(yàn)期內(nèi)所有肉仔雞自由采食和飲水，24 h光照。試驗(yàn)用基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(表1)為參照NRC(1994)營(yíng)養(yǎng)需要配制的粉狀配合飼料。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(飼喂基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(as-fed basis) %

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)期間每天記錄各重復(fù)雞的采食量和飲水量。試驗(yàn)第1、7、14天稱量BW，為避免稱重時(shí)抓捕給試驗(yàn)雞只造成的較大的應(yīng)激，本實(shí)驗(yàn)室特設(shè)計(jì)了適于肉雞環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)研究的組合式單層試驗(yàn)籠具［4］，此籠可在無(wú)抓捕、無(wú)壓抑和無(wú)高密度應(yīng)激下精準(zhǔn)采集肉雞生產(chǎn)性能。計(jì)算試驗(yàn)期內(nèi)肉雞的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、料重比(F/G)和平均日飲水量(ADWC)。

試驗(yàn)第7、14天每個(gè)重復(fù)隨機(jī)取1只雞，取10 mL無(wú)抗凝劑真空采血管1支，翅下靜脈采血，真空采血管擺斜面靜置4 h，分離析出的血清，-20℃保存。采血后迅速將試驗(yàn)雞處死，分別取2 g胸肌和肝臟樣品，放入凍存管中，置液氮中凍存，隨后轉(zhuǎn)移到-80℃冰箱中保存，用于測(cè)定肝糖原和肌糖原水平。血糖水平測(cè)定方法按照中生北控生物科技有限公司提供的葡萄糖試劑盒說明書進(jìn)行，測(cè)定儀器采用日本日立7160全自動(dòng)生化儀。肝糖原和肌糖原水平測(cè)定采用南京建成生物工程研究所提供的肝/肌糖原測(cè)試盒，并按其指導(dǎo)說明書進(jìn)行。

試驗(yàn)第7、14天處死雞后，打開胸部毛皮，快速取黃豆大小的胸肌淺層肌肉樣品，置液氮中凍存，隨后轉(zhuǎn)移到-80℃冰箱中保存，用于測(cè)定avUCP mRNA相對(duì)表達(dá)量?？俁NA提取按總RNA提取試劑盒(zymo research R2050)說明操作，所得 RNA檢測(cè)260和280 nm處的吸光度(OD)值，計(jì)算 OD260/OD280，并進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。各樣品取1μg總 RNA，按 BiosS-cript First-Strand cDNA Synthesis Master Mix(寶賽生物技術(shù)有限公司)試劑盒說明書進(jìn)行cDNA反轉(zhuǎn)錄。以甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GADPH)基因?yàn)閮?nèi)參基因，采用實(shí)時(shí)定量PCR(real-time PCR)進(jìn)行相對(duì)定量，采用2-ΔΔct法進(jìn)行數(shù)據(jù)的相對(duì)定量分析。引物設(shè)計(jì)如下。

avUCP基因引物:上游為5'-ATCGGGCTCTACGACTCTGT-3';下游為 5'-TGTGTCCTTGATGAGGTCGT-3';擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為327 bp。

內(nèi)參基因GAPDH引物:上游為5'-AACTTTGGCATTGTGGAGGG-3';下游為5'-ACGCTGGGATGATGTTCTGG-3';擴(kuò)增片段長(zhǎng)度為130 bp。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SAS 9.1.3統(tǒng)計(jì)軟件中的ANOVA過程進(jìn)行單因子方差分析和Duncan氏法進(jìn)行多重比較，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

因10℃環(huán)控艙在試驗(yàn)第11天損壞，艙內(nèi)溫度不能維持10℃恒定，而隨室溫變化，第11～14天室溫為15～23℃。故11 d之后10℃組對(duì)應(yīng)的各指標(biāo)的測(cè)定值僅作參考。

2.1 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響

由表2可知，試驗(yàn)第7天，30℃組BW 顯著低于14～26 ℃組(P＜0.05)，10 ℃組 BW 與 14～26℃組差異不顯著(P＞0.05);試驗(yàn)第14天，10℃組 BW 顯著低于18、22℃組(P＜0.05)，且顯著高于 30 ℃組(P＜0.05)。

對(duì)其他生產(chǎn)性能，試驗(yàn)1～7 d，26℃組ADFI顯著低于10～22℃組(P＜0.05)，顯著高于30℃組(P＜0.05);10℃組ADG顯著低于22℃組(P＜0.05)，顯著高于 30 ℃ 組(P＜0.05)，與 14、18、26℃組無(wú)顯著差異(P＞0.05);10℃組F/G顯著高于18～26 ℃組(P＜0.05);隨溫度升高，ADWC有升高的趨勢(shì)，且30℃組顯著高于10～22℃組(P＜0.05)。試驗(yàn) 7～14 d，隨溫度升高，ADFI有降低的趨勢(shì)，且26℃組顯著低于10～22℃組(P＜0.05)，顯著高于 30 ℃ 組(P＜0.05);22 ℃ 組肉雞ADG 顯著高于 10、14、26和 30 ℃ 組(P＜0.05)，30℃時(shí)肉雞ADG顯著低于其他組(P＜0.05);隨溫度升高，F(xiàn)/G有先降低后升高的趨勢(shì)，18～26℃組差異不顯著(P＞0.05)，30℃組顯著高于其他組(P＜0.05);26 ℃組 ADWC 顯著高于 10、14、30 ℃組(P＜0.05)。試驗(yàn) 1～14 d，10～22 ℃組 ADFI差異不顯著(P＞0.05)，22～30 ℃組 ADFI隨溫度升高而顯著降低(P＜0.05);22℃組ADG顯著高于10、26、30 ℃組(P＜0.05)，22～30 ℃隨溫度升高而顯著下降(P＜0.05);F/G隨著溫度升高呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)，在22℃組最低，30℃組最高;10℃組ADWC顯著低于其他組(P＜0.05)，其他組差異不顯著(P＞0.05)。

表2 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響Table 2 Effects of prolonged cold and hot environment on performance of broilers

2.2 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞糖代謝的影響

由表3可知，試驗(yàn)第7天，26℃組血糖水平顯著低于10℃組(P＜0.05);10℃組肝糖原水平顯著高于 14、26、30 ℃組(P＜0.05);但肌糖原水平卻在18、22和26℃組顯著高于10和30℃組(P＜0.05)，肌糖原水平隨溫度升高有先升高后降低的趨勢(shì)。試驗(yàn)第14天，26℃組血糖水平顯著低于18℃組(P＜0.05);肝糖原水平在各組間差異不顯著(P＞0.05);22℃組肌糖原水平顯著低于10、26和 30 ℃組(P＜0.05)。

表3 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞血糖、肝糖原和肌糖原水平的影響Table 3 Effects of prolonged cold and hot environment on glycemia，hepatic glycogen and muscle glycogen levels of broilers

2.3 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞avUCP mRNA表達(dá)的影響

不同溫度對(duì)肉雞胸肌avUCP mRNA表達(dá)的影響結(jié)果見圖1。試驗(yàn)第7天(圖1-A)，不同組胸肌avUCP mRNA相對(duì)表達(dá)量差異顯著(P＜0.05)，其中 10、18、30℃組顯著低于 14、22℃組(P＜0.05)，10 ℃組顯著高于 30 ℃組(P＜0.05)。在試驗(yàn)第14天(圖1-B)，18、22℃組avUCP mRNA 相對(duì)表達(dá)量顯著高于其他各組(P＜0.05)，其他組間差異不顯著(P＞0.05)。

圖1 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞胸肌avUCP mRNA表達(dá)的影響Fig.1 Effects of prolonged cold and hot environment on expression of avUCP mRNA in pectoralis muscle of broilers

3 討論

3.1 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響

關(guān)于環(huán)境溫度對(duì)肉雞生產(chǎn)性能的影響已有大量研究報(bào)道。一般是，高溫條件下，肉雞需要減少產(chǎn)熱、增加散熱以維持機(jī)體溫度平衡，因采食會(huì)有體增熱，故高溫環(huán)境下肉雞會(huì)通過降低采食量減少產(chǎn)熱，高溫也會(huì)降低肉雞的飼料效率，采食量減少和飼料效率降低進(jìn)而導(dǎo)致肉雞ADG和BW下降。研究表明，肉雞暴露于慢性熱應(yīng)激環(huán)境下采食量減少 16.4%，BW 減少 32.6%，F(xiàn)/G 增加25.6%［5］;將 21～49 日齡的肉雞分別飼養(yǎng)在于 20、25、30和35℃條件下，肉雞采食量、BW 和飼料效率在30和35℃組均有下降，而20和15℃組間沒有差別［6］。因?qū)嶋H生產(chǎn)中肉雞遭遇高溫應(yīng)激較為普遍，故關(guān)于環(huán)境溫度對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的影響多集中于高溫環(huán)境，而相對(duì)低溫環(huán)境對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能的研究報(bào)道較少。本研究處理溫度最低10℃，結(jié)果表明，環(huán)境溫度較低的情況下，肉雞的生長(zhǎng)性能也受到了顯著影響，BW和顯著降低，F(xiàn)/G顯著升高。因環(huán)境溫度較低時(shí)肉雞的維持能量需要增加，且采食會(huì)帶來體增熱，這有利于低溫環(huán)境下肉雞增加產(chǎn)熱以維持體溫。低溫環(huán)境下肉雞BW下降，F(xiàn)/G增加，這表明有更多的能量攝入用于肉雞的維持，而非用于生長(zhǎng)。

本研究表明，持續(xù)的低溫或高溫環(huán)境暴露，能影響肉雞生產(chǎn)性能。其中，暴露前7天，低溫暴露對(duì)BW、ADFI的影響不顯著，而能顯著降低ADG，顯著增加F/G;高溫能顯著降低BW、ADFI、ADG，而對(duì)F/G的影響不顯著。暴露后7天，10～30℃范圍內(nèi)的高溫暴露能降低BW、ADFI、ADG，增加F/G，低溫暴露能降低BW、ADG，提高F/G。而在10～30℃范圍內(nèi)，持續(xù)14 d的高溫和低溫處理對(duì)ADG的作用均迅速、持久，BW、ADFI對(duì)高溫處理反應(yīng)較快，F(xiàn)/G對(duì)低溫處理反應(yīng)較快，隨著溫度處理的持續(xù)，溫度不適對(duì)各生產(chǎn)性能指標(biāo)的負(fù)面影響才全部體現(xiàn)出來。

本研究表明環(huán)境溫度顯著影響肉雞飲水量。因禽類在高溫環(huán)境下的主要散熱方式是熱喘息，經(jīng)呼吸道散熱，造成水分消耗持續(xù)增加。研究表明，隨著溫度從2℃上升的35℃，蒸發(fā)散熱占禽類機(jī)體產(chǎn)熱量的比例最大能幾乎達(dá)到100%［7］。所以高溫狀態(tài)下，禽類需要消耗更多的水分用于維持蒸發(fā)散熱。21～42日齡肉雞飲水量在處于32℃恒定溫度飼養(yǎng)條件下的顯著高于處于22℃［8］;30℃條件下肉雞的飲水量高于25℃，而25、20℃之間沒有顯著差別［6］。而本研究表明，在試驗(yàn)前7天肉雞的ADWC在30℃高溫條件下升高，這與之前的研究報(bào)道結(jié)果一致;在試驗(yàn)后7天ADWC對(duì)環(huán)境溫度比較敏感，在14和26℃均有升高，但奇怪的是30℃條件下出現(xiàn)降低，其詳細(xì)機(jī)制有待研究;而整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，肉雞的ADWC僅在10℃的低溫條件下有所降低，說明肉雞的ADWC對(duì)低溫較為敏感。

3.2 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞糖代謝的影響

血糖水平是較早被公認(rèn)的反映動(dòng)物應(yīng)激的指標(biāo)之一，其反映了動(dòng)物能量代謝狀況。但是關(guān)于溫度對(duì)血糖水平影響的報(bào)道結(jié)論并不一致。周杰等［9］報(bào)道，22～24日齡肉仔雞給予高溫處理，血糖水平無(wú)明顯變化，若給以更高溫處理血糖水平極顯著下降，而對(duì)40～42日齡肉仔雞給以(34.5±1.5)℃高溫處理時(shí)血糖水平極顯著下降。但鄭卓夫［10］認(rèn)為在急性熱應(yīng)激時(shí)血糖水平比適溫期時(shí)升高，在慢性熱應(yīng)激時(shí)血糖水平才下降。Vecerek等［11］報(bào)道16日齡肉雞體內(nèi)的血糖水平隨環(huán)境溫度的逐漸升高而顯著增加，唐麗［12］研究表明急性熱應(yīng)激能使肉種母雞血糖水平顯著升高，王士長(zhǎng)等［13］報(bào)道長(zhǎng)期慢性熱應(yīng)激能使3周齡肉仔雞血糖水平顯著升高。也有報(bào)道表明，熱應(yīng)激狀態(tài)下的雞血糖水平保持穩(wěn)定［14］。而本研究結(jié)果表明，血糖水平在26℃組最低，持續(xù)的低溫和高溫處理均有使血糖水平升高的趨勢(shì)，傳統(tǒng)意義上來講，26℃溫度環(huán)境不會(huì)對(duì)肉雞造成熱應(yīng)激，屬于適溫。本試驗(yàn)結(jié)果支持持續(xù)低溫和高溫處理造成的慢性應(yīng)激有升高血糖水平的趨勢(shì)。

熱應(yīng)激時(shí)血糖水平的升高或降低都均有理論支持。熱應(yīng)激時(shí)機(jī)體通過糖原分解直接產(chǎn)生可利用的能量，以增強(qiáng)機(jī)體對(duì)熱應(yīng)激的抵抗力，這可能造成血糖水平下降［15］，慢性熱應(yīng)激還使雞肝臟損傷，抑制糖原合成，造成血糖水平降低［16］。而高溫下腎上腺髓質(zhì)分泌功能增強(qiáng)，腎上腺素濃度升高，致肝糖原分解，血糖水平升高，這也是動(dòng)物在熱應(yīng)激初期出現(xiàn)的應(yīng)激反應(yīng)。糖類代謝受腎上腺皮質(zhì)激素的影響較大，熱應(yīng)激狀態(tài)下下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸分泌皮質(zhì)酮增加，加強(qiáng)糖異生作用，從而升高血糖水平，這也是認(rèn)為熱應(yīng)激狀態(tài)下血糖水平升高的主要因素之一。另外，高溫能刺激大腦皮層抑制促甲狀腺激素分泌，降低三碘甲腺原氨酸(T3)、四碘甲腺原氨酸(T4)水平，進(jìn)而減少體蛋白質(zhì)合成，加強(qiáng)糖異生作用，促進(jìn)血糖水平升高。本試驗(yàn)結(jié)果中，在高溫暴露7 d后肝糖原和肌糖原水平均降低，但血糖水平卻沒有升高，這可能是由于熱應(yīng)激狀態(tài)下對(duì)肉雞能量需要的增加，致糖原分解，血糖的利用增強(qiáng)，從而引起血糖和糖原的水平均出現(xiàn)降低。而在持續(xù)低溫暴露7 d后，肝糖原水平出現(xiàn)升高，這可能是由于持續(xù)低溫時(shí)能量攝入增加，肝糖原的合成大于其分解。而在持續(xù)低溫和持續(xù)高溫暴露14 d后，肝糖原水平受溫度影響不顯著，肌糖原水平在低溫和高溫條件下均升高，與持續(xù)溫度處理的7 d后的結(jié)果相反，這可能是隨著低溫或高溫應(yīng)激的持續(xù)糖異生作用加強(qiáng)的結(jié)果，其詳細(xì)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.3 持續(xù)冷熱環(huán)境對(duì)肉雞avUCP mRNA表達(dá)的影響

禽類主要有2種產(chǎn)熱機(jī)制:寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱和非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱，長(zhǎng)期以來都普遍認(rèn)為寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱是主要的產(chǎn)熱機(jī)制，但在慢性冷熱環(huán)境暴露下非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱的的調(diào)節(jié)能力對(duì)一些禽類的生存能力也是至關(guān)重要的［17］。哺乳動(dòng)物主要通過褐色脂肪組織(UCP大量表達(dá)的組織)進(jìn)行非寒顫性產(chǎn)熱，而禽類沒有褐色脂肪組織，普遍被認(rèn)為其肌肉組織很可能是一種主要的產(chǎn)熱部位［17］，研究表明冷暴露鴨的肌肉組織產(chǎn)熱占非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱的70%［18］，而且這一非寒戰(zhàn)性產(chǎn)熱與自由脂肪酸對(duì)線粒體的解偶聯(lián)作用相關(guān)［19］，這與后來發(fā)現(xiàn)的禽類avUCP的功能一致，表明avUCP很可能在禽類產(chǎn)熱調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

本研究表明，第7、14天時(shí)，肉雞胸肌avUCP mRNA表達(dá)量在30℃組降低，這與之前Mujahid等［20］報(bào)道的急性熱應(yīng)激(34℃，18 h)能使肉雞avUCP mRNA表達(dá)量降低到熱中性對(duì)照組的28%，Taouis等［21］報(bào)道的將 5日齡肉仔雞熱暴露(40.0±0.5)℃ 24 h 導(dǎo)致胸肌 avUCP mRNA 表達(dá)降低的結(jié)果一致。表明高溫條件下線粒體呼吸鏈解偶聯(lián)作用受到抑制，減少了細(xì)胞能量以熱能的形式散發(fā)和機(jī)體產(chǎn)熱。但本研究在低溫條件下并未見avUCP mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著增多，第7天時(shí)雖然14℃組avUCP mRNA相對(duì)表達(dá)量相對(duì)高于18、30℃組，但與22、26℃組沒有顯著差別，所以也并不能說明低溫條件下avUCP mRNA相對(duì)表達(dá)量增加，甚至在14 d時(shí)低溫條件下avUCP mRNA的相對(duì)表達(dá)量出現(xiàn)了顯著的降低。這與之前Toyomizu等［22］將3周齡白來航雞冷暴露(4～6℃)10～12 d導(dǎo)致胸肌avUCP mRNA表達(dá)量升高，Collin等［23］將7日齡肉仔雞冷暴露(20℃)7 d引起腓腸肌avUCP mRNA表達(dá)量升高的研究報(bào)道不一致。這可能是低溫處理程度不同，也可能是avUCP只在禽類較早期幼雛階段對(duì)低溫條件下的產(chǎn)熱調(diào)節(jié)作用顯著，隨著日齡的增長(zhǎng)，低溫條件下禽類主要通過其他的機(jī)制調(diào)節(jié)產(chǎn)熱。有研究表明肉用鵪鶉的avUCP mRNA表達(dá)量在28日齡時(shí)比7日齡時(shí)下降了67%［24］。

4 結(jié) 論

①環(huán)境溫度從10℃上升到18℃時(shí)，肉雞的BW、ADFI、ADG均已升到最高，但 F/G也較高，飼料效率較低，生產(chǎn)性能未達(dá)最佳。

②26℃時(shí)，雖然肉雞ADG和ADFI均降低，但飼料效率和BW比22℃組并未顯著降低;同時(shí)在26℃條件下avUCP mRNA的相對(duì)表達(dá)量較低，肉雞攝入能量以熱能形式損失較少，且血糖水平較低，反映了肉雞在此溫度條件下能量利用效率較高。

③在本研究飼養(yǎng)條件下，從生產(chǎn)性能和能量利用效率角度考慮，28～42日齡的AA肉雞的適宜養(yǎng)殖溫度為22～26℃。

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