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        營養(yǎng)水平對母羊繁殖性能的影響及精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控的研究進(jìn)展

        2022-12-06 10:01:43劉志友
        畜牧與飼料科學(xué) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:營養(yǎng)水平影響

        劉志友

        (赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古 赤峰 024031)

        繁殖性能是羊產(chǎn)業(yè)的重要經(jīng)濟(jì)性狀之一,直接關(guān)系到養(yǎng)羊業(yè)生產(chǎn)成本和效率。 在自然界進(jìn)化過程中,羊形成了季節(jié)性繁殖特性,即使是四季發(fā)情的羊品種也表現(xiàn)出短日照季節(jié)有較高的發(fā)情率[1],這一特點(diǎn)制約了羊的繁殖和生產(chǎn)效率[2]。 羊季節(jié)性繁殖主要受光周期的調(diào)控[3],但近年來對羊繁殖調(diào)控機(jī)制的研究不局限于光周期調(diào)控通路,越來越多投向營養(yǎng)因素[4]。 該文章綜述了營養(yǎng)水平對發(fā)情、排卵、受孕等母羊繁殖過程和羊非繁殖季繁殖性能的影響,以及精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控母羊繁殖性能的研究進(jìn)展,為深入研究營養(yǎng)水平對母羊繁殖性能的影響提供參考。

        1 營養(yǎng)水平對母羊繁殖性能的影響

        1.1 營養(yǎng)水平對母羊發(fā)情的影響

        畜牧工作者在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn), 營養(yǎng)狀況良好的母羊擁有較高的發(fā)情率、 配種率和產(chǎn)羔率。如果母羊營養(yǎng)長期保持低水平,不但造成后備母羊初情期延遲,還導(dǎo)致經(jīng)產(chǎn)母羊產(chǎn)后乏情[5],而營養(yǎng)過剩會導(dǎo)致母羊生殖器官脂肪沉積過多,從而影響卵泡的生長發(fā)育、 排卵和受精以及懷孕母羊的胎兒發(fā)育[6]。張海濤等[7]比較了不同營養(yǎng)水平對超早期斷奶母羊發(fā)情的影響,高、中營養(yǎng)組母羊發(fā)情率明顯早于低水平組和帶羔哺乳母羊組,并且高、中營養(yǎng)組的發(fā)情率明顯高于低水平組,但高營養(yǎng)組的發(fā)情率低于中營養(yǎng)水平組, 分別為83.33%和100%,因此,中等營養(yǎng)水平能較好促進(jìn)母羊的發(fā)情,縮短母羊分娩至發(fā)情的間隔時(shí)間。母羊產(chǎn)后體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)分泌代謝既要滿足產(chǎn)奶的需求,又要服務(wù)于體況和生殖系統(tǒng)的恢復(fù),所以泌乳期營養(yǎng)水平直接影響母羊產(chǎn)后發(fā)情效果。 在母羊泌乳期, 機(jī)體內(nèi)營養(yǎng)和內(nèi)分泌代謝調(diào)節(jié)機(jī)能的變化劇烈,直接影響母羊的發(fā)情行為。卵巢在促性腺激素的刺激下分泌雌激素(estrogen2,E2),與孕酮(progestin,P4)協(xié)同調(diào)控下丘腦分泌促黃體素(luteinizing hormone,LH) 和促卵泡素 (folliclestimulating hormone,F(xiàn)SH),誘導(dǎo)母羊發(fā)情、排卵[8]。母羊營養(yǎng)狀況不佳, 促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH) 的分泌水平下調(diào),進(jìn)而導(dǎo)致促性腺激素分泌障礙,母羊發(fā)情和排卵受阻[5]。 有研究者進(jìn)一步揭示,營養(yǎng)水平通過光周期通路影響下丘腦kiss-1、GPR54 的基因表達(dá),進(jìn)而作用于下丘腦—垂體—性腺軸的功能[9]。當(dāng)機(jī)體處于負(fù)能量平衡狀態(tài)下,下丘腦kisspeptin/GPR54 系統(tǒng)抑制與生殖功能相關(guān)的靶點(diǎn)基因。

        1.2 營養(yǎng)水平對母羊排卵的影響

        在卵泡發(fā)育和排卵過程中, 營養(yǎng)水平主要在三個(gè)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。 一是營養(yǎng)水平影響卵泡波的持續(xù)時(shí)間。 受E2和抑制素的負(fù)反饋及卵巢營養(yǎng)效應(yīng)調(diào)節(jié),綿羊卵泡波可持續(xù)5~10 d[8]。 改善營養(yǎng)狀況會限制優(yōu)勢卵泡中E2的濃度,優(yōu)勢卵泡保持優(yōu)勢地位的時(shí)間延長, 而營養(yǎng)狀況不佳則會導(dǎo)致卵泡波持續(xù)時(shí)間變長[10]。 二是營養(yǎng)水平影響卵泡的直徑。 營養(yǎng)水平影響卵泡直徑的研究結(jié)果不盡相同,王子玉[11]研究發(fā)現(xiàn),體況不影響山羊卵巢內(nèi)直徑<3.0 mm 卵泡的數(shù)量,但高分值體況山羊卵巢內(nèi)直徑>3.0 mm 卵泡的數(shù)量顯著增加。應(yīng)詩家[12]研究為黃體期母羊提供不同飼喂水平的日糧,對小卵泡數(shù)量不產(chǎn)生影響, 高水平飼喂顯著增加了大卵泡數(shù)量,降低了中卵泡數(shù)量,但其他研究者短期補(bǔ)飼羽扇豆增加了母羊卵巢中小卵泡的數(shù)量[13]。Claire 等[14]也發(fā)現(xiàn)母羊黃體期末期注射葡萄糖和胰島素后,增加了小、中卵泡數(shù)量,但大卵泡不受影響,而Alexander 等[15]對黃體期母羊禁食,導(dǎo)致小、中卵泡顯著減少。三是營養(yǎng)水平影響卵泡的數(shù)量。 國內(nèi)外學(xué)者的研究主要集中在黃體期營養(yǎng)水平對排卵的影響。黃體期末期黃體開始退化,排卵卵泡波開始募集原始卵泡, 較高營養(yǎng)水平增加被募集的原始卵泡的數(shù)量,提高母羊排卵率。提高黃體期營養(yǎng)水平增加了黃體溶解時(shí)逃脫閉鎖的卵泡數(shù),或者調(diào)控卵巢促卵泡素受體(follicle stimulating hormone receptor,F(xiàn)SHR)、 促黃體素受體(luteinizing hormone receptor,LHR)mRNA 的 表 達(dá)影響卵泡發(fā)育[8],相反,在40%維持營養(yǎng)水平下,造成母羊排卵率降低或者不排卵[16]。

        1.3 營養(yǎng)水平對母羊受孕的影響

        日 糧 營 養(yǎng) 水 平 通 過 影 響 卵 泡 大 小[6,10]、卵 母細(xì)胞質(zhì)量和胚胎發(fā)育影響母羊受胎率和胎兒成活率[17-18]。 與高營養(yǎng)水平日糧相比,低營養(yǎng)水平日糧降低了卵裂率[18],而黃體期提高能量水平、增大卵泡直徑,有利于卵母細(xì)胞的成熟,提升卵母細(xì)胞質(zhì)量[10]。在一定范圍內(nèi)卵母細(xì)胞大小和卵泡直徑成正比,較大的卵母細(xì)胞可以獲得高質(zhì)量的胚胎[8]。母羊妊娠前期營養(yǎng)嚴(yán)重缺乏不利于胚胎的成活,而妊娠前期營養(yǎng)過剩則會抑制體內(nèi)P4 的分泌,不利于胚胎正常發(fā)育,甚至造成胚胎死亡[18]。有研究者認(rèn)為肥胖會導(dǎo)致脂肪阻塞或壓迫輸卵管, 阻礙胚胎進(jìn)入子宮[6]。

        2 營養(yǎng)水平對羊非繁殖季繁殖性能的影響

        羊季節(jié)性繁殖性狀是自然界漫長選擇的結(jié)果, 終年放牧的生存環(huán)境要求母羊在牧草旺盛期獲得充足的營養(yǎng)儲備,為繁殖活動(dòng)做準(zhǔn)備,同時(shí)也要保證羔羊出生時(shí)能夠獲得適宜的溫度和充足的食物。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,羊季節(jié)性繁殖性狀主要受光周期通路的調(diào)控, 但越來越多的研究顯示非繁殖季高營養(yǎng)水平飼喂的母羊發(fā)情率明顯提高, 這一現(xiàn)象提示羊季節(jié)性繁殖性狀與營養(yǎng)水平存在一定的聯(lián)系。田占偉等[19]研究發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)水平通過調(diào)控生殖激素調(diào)節(jié)非繁殖季母羊發(fā)情, 高營養(yǎng)水平飼喂顯著提高乏情期哈薩克母羊體內(nèi)P4、LH 和FSH 的含量,發(fā)情率顯著提高,研究人員分別選擇藏綿羊和哈薩克羊?yàn)檠芯繉ο螅?也得出類似結(jié)論[20-24]。 于要升[25]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),非繁殖季發(fā)情和不發(fā)情母羊差異表達(dá)基因在GnRH 信號通路中發(fā)揮作用,通過GnRH 影響生殖激素,進(jìn)一步調(diào)控非繁殖季母羊發(fā)情。

        為了研究營養(yǎng)水平影響非繁殖季母羊發(fā)情的分子調(diào)控機(jī)制,雷小萍[23]以不同營養(yǎng)水平飼喂的哈薩克綿羊?yàn)檠芯繉ο螅?利用Solexa 測序技術(shù)篩選非繁殖季發(fā)情和不發(fā)情母羊卵巢中差異表達(dá)的miRNAs,發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的miRNAs 通過葉酸代謝或卵巢類固醇合成等營養(yǎng)調(diào)控通路對非繁殖季母羊發(fā)情發(fā)揮重要作用。 林杉[22]在不同營養(yǎng)水平處理的綿羊中篩選差異表達(dá)的miRNAs,發(fā)現(xiàn)其靶基因涉及多個(gè)生物過程和調(diào)控通路, 進(jìn)一步對涉及的靶基因進(jìn)行GO 分析和KEGG 分析后, 發(fā)現(xiàn)了有別于光周期通路的營養(yǎng)調(diào)控通路, 這種調(diào)控通路以酪氨酸和葉酸兩種營養(yǎng)物質(zhì)為基礎(chǔ), 通過影響瘦素和E2等激素調(diào)控非繁殖季母羊發(fā)情。

        除了非繁殖季母羊發(fā)情的營養(yǎng)調(diào)控通路,也有研究者發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)與光周期調(diào)控通路相互作用。田占偉[19]在非繁殖季通過提高營養(yǎng)水平誘導(dǎo)哈薩克綿羊發(fā)情, 比較了發(fā)情和不發(fā)情母羊的光周期調(diào)控通路 (kisspeptin/GPR54 系統(tǒng)和TSH/Dio 系統(tǒng)) 中kiss-1、GPR54、TSH 和Dio2 基因的相對表達(dá)量, 發(fā)現(xiàn)發(fā)情綿羊下丘腦中上述基因的相對表達(dá)量顯著高于不發(fā)情母羊。kisspeptin/GPR54 系統(tǒng)和TSH/Dio 系統(tǒng)相關(guān)基因的高表達(dá)均會刺激GnRH 的分泌, 進(jìn)而刺激生殖激素的分泌調(diào)控非繁殖季母羊發(fā)情,因此,研究者認(rèn)為營養(yǎng)調(diào)控通路促進(jìn)光周期通路中關(guān)鍵基因的表達(dá), 調(diào)節(jié)下游生殖激素的分泌,影響非繁殖季母羊的發(fā)情[19]。景小平[21]的研究進(jìn)一步證實(shí)了上述觀點(diǎn),藏綿羊在冷季補(bǔ)飼精料補(bǔ)充料, 顯著提高下丘腦中kiss-1、GPR54 的基因表達(dá)量, 增加垂體中促性腺釋放激素受體及卵巢中FSHR、LHR 的基因表達(dá)量,并增加卵巢—子宮重量,促進(jìn)卵泡發(fā)育。

        3 精準(zhǔn)營養(yǎng)提高母羊繁殖性能的研究進(jìn)展

        母羊繁殖性能的充分發(fā)揮, 需要不同生理階段的營養(yǎng)需求得到保障。在目前的生產(chǎn)實(shí)踐中,將母羊簡單劃分為妊娠、 哺乳及空懷配種等幾個(gè)階段,營養(yǎng)調(diào)控主要集中在配種前的短期優(yōu)飼、產(chǎn)后母羊補(bǔ)飼等方面。 與豬、奶牛等畜種相比,羊精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控的數(shù)據(jù)完善度相差較大。 應(yīng)詩家[12]探討了黃體期營養(yǎng)水平對湖羊卵泡發(fā)育、 血液和卵泡內(nèi)代謝產(chǎn)物和激素濃度、 卵泡和黃體細(xì)胞類固醇調(diào)節(jié)基因表達(dá)的影響, 發(fā)現(xiàn)黃體期0.5 倍營養(yǎng)需要量限飼可導(dǎo)致湖羊發(fā)情滯后,卵泡發(fā)育受阻,為研究營養(yǎng)水平影響母羊繁殖性能的精準(zhǔn)信號通路提供了參考;羅霏菲[26]發(fā)現(xiàn)黃體期限飼(0.5×維持飼喂量)下調(diào)湖羊促卵泡發(fā)育基因的表達(dá),為營養(yǎng)水平影響卵泡發(fā)育的分子機(jī)制提供了重要的遺傳信息資源;聶海濤等[27]研究關(guān)于黃體期限飼(0.5×維持飼喂量)影響湖羊卵泡發(fā)育、卵巢細(xì)胞凋亡、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及葡萄糖代謝途徑關(guān)鍵基因的表達(dá), 為黃體期卵泡發(fā)育的營養(yǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制提供了理論依據(jù)。 此外,蒲雪松[28]研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)飼耐受劑量礦物質(zhì)和維生素會限制母羊生殖激素分泌, 降低發(fā)情率和受胎率,但可以提高雙羔率。朱翱翔[29]在日糧中添加0.3 mg/kg 酵母硒,提高了湖羊發(fā)情周期血液生殖激素濃度及部分生殖基因在卵巢上的表達(dá),促進(jìn)卵泡發(fā)育。 張浩[30]研究發(fā)現(xiàn),過瘤胃精氨酸和氮-氨甲酰谷氨酸有助于營養(yǎng)限飼妊娠湖羊胎兒、胎盤的發(fā)育。 郭藝璇[31]研究發(fā)現(xiàn),精氨酸基于一氧化氮途徑促進(jìn)限飼母羊卵泡的發(fā)育。 韋仕南[32]發(fā)現(xiàn)N-氨基甲酰谷氨酸提高山羊妊娠前期受胎率及其機(jī)制。 上述研究成果為母羊的精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控提供了數(shù)據(jù)支撐。

        4 小結(jié)與展望

        營養(yǎng)水平是影響母羊繁殖性能的關(guān)鍵因素之一,與其他畜種不同,羊存在季節(jié)性繁殖特性,對羊的營養(yǎng)調(diào)控需要考慮繁殖季節(jié)和環(huán)境因素。 受光周期通路調(diào)控的影響, 非繁殖季母羊處在乏情期,由于懷孕、哺乳、營養(yǎng)消耗等因素,導(dǎo)致非繁殖季母羊的繁殖營養(yǎng)需求與繁殖季母羊存在較大差異。 進(jìn)一步研究營養(yǎng)水平影響母羊繁殖性能的作用機(jī)制, 通過精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控提高母羊繁殖性能對羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

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