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如何通过营养手段提高母猪终生产肉量是养猪生产面临的迫切任务。妊娠期是胎儿成肌细胞增殖、分化以及肌纤维类型转化关键时期,母猪妊娠期营养不良将会长期影响仔猪生后的肌肉生长和肉品质,但具体机制尚不清楚。已有研究表明,母体营养可通过DNA甲基化的方式调控后代健康与表型,因母体营养不良而改变的胎儿关键基因甲基化,可一直持续到胎儿出生以后乃至整个生命期。但母猪妊娠期营养能否调控后代生长发育过程中关键基因甲基化,从而影响肌肉生长和肉品质,目前还不清楚,其具体机制有待进一步研究。基于此,本研究旨在考察母猪妊娠期营养对后代生长性能和肉品质的影响,并从DNA甲基化的角度揭示其可能机制。主要研究内容及结果如下:试验一母猪妊娠期营养水平对后代生长性能和胴体品质的影响及其机制研究选取33头体重和日龄相近LY初产母猪,按体重和日龄随机分到三个处理组:低营养水平组、中营养水平组及高营养水平组。每个处理11个重复,每个重复1头母猪。中营养水平组妊娠前期、中期及后期营养摄入量分别是1.0倍维持需要(M)、1.2 M及1.5 M。低营养水平组和高营养水平组妊娠各阶段营养摄入量分别是中营养水平组的75%和150%。母猪泌乳期均饲喂同一日粮,并自由采食和饮水。仔猪断奶后,各处理组选取16头(2头/窝,公母各半)接近窝平均体重的仔猪继续饲养至189日龄,并饲喂相同营养水平的日粮。分别于仔猪出生后第0天(d0)、28天(d28)以及189天(d 189)屠宰取样。结果表明:(1)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著降低仔猪出生窝重,增加仔猪断奶后全期料肉比(P<0.05)。但中营养水平组和高营养水平组仔猪初生重、断奶重以及上市体重均无显著性差异。(2)中营养水平组和高营养水平组育肥猪胴体重、屠宰率、眼肌面积以及背膘厚度均无显著性差异。(3)与中营养水平组相比,低营养水平组仔猪出生后第0天血清葡萄糖浓度显著降低,但第154和189天血清葡萄糖浓度显著升高,第131和189天血清胰岛素浓度显著上升(P<0.05)。葡萄糖耐量试验表明,低营养水平组育肥猪葡萄糖曲线下面积显著增加,葡萄糖清除率显著降低(P<0.05)。与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂高营养水平不影响后代血清葡萄糖和胰岛素浓度,也不影响葡萄糖曲线下面积和葡萄糖清除率。(4)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著增加仔猪出生后第0天背最长肌乳酸含量(P<0.05),显著降低仔猪出生后第28天和189天背最长肌糖原含量(P<0.05)。母猪妊娠期饲喂高营养水平对后代背最长肌糖原和乳酸含量无显著性影响。(5)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著下调后代背最长肌葡萄糖转运载体4(GLUT4)基因(d0、d 28和d 189)和蛋白(d0和d 189)表达量。(6)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著提高后代背最长肌GLUT4基因启动子区甲基化程度(d0和d189),显著上调DNA甲基化关键酶DNMT1(d0和d28)、DNMT3a(d 189)、DNMT3b(d0)以及甲基再生途径关键酶BHMT(d 189)基因表达量(P<0.05)。(7)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著下调后代背最长肌胰岛素信号关键基因IR(d0和d189)、IRS1(d28)、PI3K(d28)和AKT2(d0)基因表达量(P<0.05)。(8)与中营养水平相比,母猪妊娠期饲喂低营养水平显著上调后代背最长肌糖代谢关键基因乳酸脱氢酶(d 0和d 189)和丙酮酸脱氢酶激酶(d 189)基因表达量,显著下调己糖激酶(d0)、糖原合成酶(d28和d189)、丙酮酸激酶(d28)以及柠檬酸合成酶(d28)基因表达量(P<0.05)。由以上结果可知,母猪妊娠期饲喂中营养水平能达到高营养水平对后代生长性能的作用效果。母猪妊娠期饲喂低营养水平显著降低后代饲料转化效率和葡萄糖利用率,其原因与骨骼肌DNA甲基化密切相关。试验二妊娠期添加甲基供体对母猪繁殖性能和甲基代谢的影响试验一证明了 DNA甲基化在母猪妊娠期营养调控后代生长性能过程中发挥着重要作用,但尚不知母猪妊娠期饲粮中添加调控DNA甲基化的关键营养素能否影响后代生长性能。已有研究表明,日粮甜菜碱、胆碱、叶酸等甲基供体可通过促进S腺苷甲硫氨酸(SAM)合成提高DNA甲基化水平,双酚A可通过抑制DNA甲基化酶表达降低DNA甲基化程度。因此,我们推测母猪妊娠期添加甲基供体或双酚A可通过调控胎儿DNA甲基化程度影响仔猪初生重和哺乳期生产性能。基于此开展以下研究,选取64头LY经产母猪,按体重和胎次随机分到四个处理组中:对照组、甲基供体组、双酚A组以及双酚A+甲基供体组。每个处理16个重复,每个重复1头母猪。对照组完全满足NRC(2012)推荐的营养需要,甲基供体组在对照组基础上添加3 g/kg甜菜碱、400 mg/kg胆碱、15 mg/kg叶酸以及150 μg/kg VB12,双酚A组在对照组基础上添加50 mg/kg双酚A。试验日粮从母猪配种开始,饲喂至母猪分娩结束。母猪分娩后饲喂同一日粮至断奶,泌乳期共计四周。结果表明:(1)与对照组相比,甲基供体组仔猪初生重和断奶重显著增加,断奶窝重显著提高(P<0.05)。(2)添加甲基供体显著增加母猪妊娠90天血浆蛋氨酸浓度,显著降低母猪妊娠90天血浆半胱氨酸和尿素浓度,显著提高新生仔猪血浆蛋氨酸浓度(P<0.05)。(3)添加甲基供体显著降低母猪妊娠30天和110天血浆同型半胱氨酸(Hcy)水平,增加母猪妊娠90天血浆SAM水平(<0.05),并且有提高母猪妊娠90天血浆SAM/SAH比例的趋势(P= 0.08)。(4)妊娠期添加甲基供体显著增加新生仔猪血浆SAM水平(P<0.05)。由以上结果可知,妊娠期添加甲基供体显著改善仔猪初生重和断奶重,其原因与母猪血浆Hcy水平下调及仔猪血浆SAM水平上调密切相关。试验三母猪妊娠期添加甲基供体对后代生长性能和肌肉发育的影响及其机制研究试验二表明母猪妊娠期添加甲基供体显著影响哺乳仔猪生长性能,但尚不知该营养效应能否持续至仔猪断奶以后乃至育肥期。基于此开展以下研究,母猪日粮处理同试验二,仔猪断奶后,每组选取出生时间和断奶重接近的6窝(10±1头/窝)断奶仔猪,继续饲喂同一日粮至上市体重(110 kg·BW)。分别于仔猪出生后第0天(新生)、28天(断奶)和110kg·BW(育肥)进行屠宰并取样。结果表明:(1)妊娠期添加甲基供体显著提高仔猪断奶后全期日增重和育肥猪180日龄上市体重(P<0.05)。妊娠期添加甲基供体显著增加新生仔猪和断奶仔猪血清IGF1水平(P<0.05),有增加育肥猪血清IGF1水平的趋势(P = 0.08)。妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪和断奶仔猪肝脏IGF1基因表达量(P<0.05),有提高育肥猪肝脏IGF1基因表达的趋势(P= 0.07)。妊娠期添加甲基供体显著上调育肥猪肝脏STAT5b基因表达量,以及新生仔猪和断奶仔猪背最长肌IGF1受体基因表达水平(P<0.05)。与对照组相比,甲基供体组新生仔猪肝脏IGF1和背最长肌IGF1受体蛋白表达水平显著上调(P<0.05),育肥猪肝脏IGF1蛋白表达水平有增加的趋势(P = 0.07)。妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪和育肥猪肝脏IGF1基因启动子区的平均甲基化程度,以及肝脏甲基再生途径关键酶BHMT和DNA甲基化关键酶GNMT基因表达量(P<0.05)。(2)妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪背最长肌以及断奶仔猪背最长肌、半腱肌和腓肠肌重量,显著增加断奶仔猪背最长肌肌纤维面积(P<0.05)。妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪、断奶仔猪以及育肥猪背最长肌生肌分化因子1(MyOD1)基因表达量(P<0.05),以及育肥猪背最长肌MyOD1蛋白表达水平(P<0.05),有上调新生仔猪背最长肌MyOD1蛋白表达水平的趋势(= 0.08)。与对照组相比,甲基供体组新生仔猪背最长肌MyOD1基因启动子区CpG10和CpG13-14位点的甲基化程度显著下调,育肥猪背最长肌MyOD1基因启动子区CpG8和CpG19-21位点的甲基化程度显著降低,新生仔猪背最长肌甲基再生途径关键酶MAT2b、MS以及AHCYL基因表达量显著上调(P<0.05)。(3)妊娠期添加甲基供体显著上调新生仔猪和育肥猪背最长肌MyHC Ⅱb基因表达水平,显著提高新生仔猪背最长肌Fast-MyHC蛋白表达水平(P<0.05)。妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪背最长肌MyHC Ⅱb基因启动子区CpG2位点的甲基化程度,以及育肥猪背最长肌MyHC Ⅱb基因启动子区CpG3和CpG6位点的甲基化程度(P<0.05)。由以上结果可知,甲基供体可能通过促进后代肝脏IGF1分泌以及肌肉MyOD1蛋白表达,改善仔猪断奶后的生长性能和肌肉发育。肝脏IGF1和肌肉MyOD1蛋白表达上调与DNA甲基化密切相关。试验四母猪妊娠期添加甲基供体对后代胴体组成和肉品质的影响及其机制研究试验三表明母猪妊娠期添加甲基供体显著改善仔猪断奶后的生产性能,但尚不知该效应能否进一步影响后代胴体组成和肉品质。因此,本试验进一步考察母猪妊娠期添加甲基供体对后代胴体组成和肉品质的影响。试验设计和日粮处理同试验三,结果表明:(1)妊娠期添加双酚A显著降低育肥猪胴体瘦肉率,增加育肥猪皮下脂肪含量和皮下脂肪细胞直径(P<0.05)。妊娠期添加双酚A显著上调断奶仔猪皮下脂肪LPL、FAS、SCD以及ELOVL6基因和育肥猪皮下脂肪FAS和SCD基因表达水平(P<0.05)。妊娠添加双酚A显著降低新生仔猪和育肥猪皮下脂肪FAS和SCD基因启动子区的平均甲基化程度(P<0.05)。(2)与对照组相比,甲基供体组育肥猪背最长肌a*值显著增加,糖原浓度显著降低(P<0.05)。妊娠期添加甲基供体有降低新生仔猪背最长肌糖原合成酶(GS)基因表达水平的趋势(P=0.08),显著降低育肥猪背最长肌GS基因表达水平(P<0.05)。妊娠期添加甲基供体显著提高新生仔猪和育肥猪背最长肌GS基因启动子区的平均甲基化程度(P<0.05)。与对照组相比,双酚A组育肥猪胴体重和背最长肌pH值显著降低,背最长肌L*值、乳酸浓度、糖酵解潜力以及乳酸脱氢酶(LDH)活性显著升高(P<0.05)。妊娠期添加双酚A显著上调新生仔猪和育肥猪背最长肌LDH基因表达水平,显著降低LDH基因启动子区的平均甲基化程度(P<0.05)。由以上结果知,甲基供体可能通过降低后代肌肉糖原合成改善肉品质。双酚A可能通过促进后代脂质合成增加皮下脂肪含量,通过促进后代肌肉乳酸合成降低肉品质。综上所述,本论文的主要结论为:(1)母猪妊娠期饲喂中营养水平能达到高营养水平对后代生长性能的作用效果,母猪妊娠期饲喂低营养水平降低后代葡萄糖利用率和饲料转化效率。(2)母猪妊娠期添加甲基供体可能通过促进后代肝脏IGF1分泌以及肌肉MyOD1蛋白表达改善后代生长性能和肌肉发育,通过抑制后代肌肉糖原合成改善肉品质。(3)母猪妊娠期添加双酚A可能通过促进后代脂质合成增加皮下脂肪含量,通过提高后代肌肉乳酸合成降低肉品质。(4)DNA甲基化显著参与母猪妊娠期营养对后代生长性能和肉品质的调控。