南京农业大学学报  2020, Vol. 43 Issue (6): 1063-1071   PDF    
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201907043
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史陈博, 安世钰, 赵洁, 邓凯平, 樊懿萱, 张艳丽, 尤佩华, 程明, 王锋
SHI Chenbo, AN Shiyu, ZHAO Jie, DENG Kaiping, FAN Yixuan, ZHANG Yanli, YOU Peihua, CHENG Ming, WANG Feng
日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊生长性能、瘤胃发酵和瘤胃发育的影响
Effects of adding Pleurotus eryngii substrate to diet on growth performance, rumen fermentation characteristics and rumen development of Hu sheep
南京农业大学学报, 2020, 43(6): 1063-1071
Journal of Nanjing Agricultural University, 2020, 43(6): 1063-1071.
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201907043

文章历史

收稿日期: 2019-07-23
日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊生长性能、瘤胃发酵和瘤胃发育的影响
史陈博1 , 安世钰1 , 赵洁1 , 邓凯平1 , 樊懿萱1 , 张艳丽1 , 尤佩华2 , 程明3 , 王锋1     
1. 南京农业大学羊业科学研究所, 江苏 南京 210095;
2. 江苏波杜农牧股份有限公司, 江苏 南京 211803;
3. 江苏省灌南县畜牧兽医站, 江苏 灌南 222500
摘要[目的]本文旨在探讨日粮添加杏鲍菇菌糠(Pleurotus eryngii substrate,PES)对湖羊生长性能、瘤胃发酵和瘤胃发育的影响。[方法]试验选取48只体况良好、体质量相近的60日龄湖羊公羔,随机均分成4组,饲喂添加不同比例(0、20%、25%和30%)PES的日粮,预试期12 d,正试期78 d。试验结束后,测定体质量,屠宰取瘤胃液及瘤胃组织,气相色谱法测定瘤胃液挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA),苏木精-伊红染色法测量瘤胃乳头长度、厚度及瘤胃肌层厚度,并采用RT-qPCR检测瘤胃上皮细胞中与细胞生长和VFA吸收相关基因mRNA的表达。[结果]与对照组相比,湖羊日粮添加PES对其体质量、干物质采食量无显著影响(P>0.05),添加25%和30% PES组显著提高平均日增重(P < 0.05);日粮中添加PES显著提高瘤胃液乙酸、总挥发性脂肪酸含量以及乙酸/丙酸值(P < 0.05),各组之间瘤胃液pH值和丙酸、异戊酸、正戊酸含量差异不显著;日粮中添加PES显著提高瘤胃乳头长度(P < 0.05),20%和25% PES组瘤胃乳头厚度显著高于对照组及30% PES组(P < 0.05),各组间瘤胃肌层厚度和胰岛素样生长因子结合蛋白5基因(IGFBP-5)、生长转化因子β1基因(TGF-β1)mRNA相对表达量差异不显著(P>0.05),日粮添加PES显著提高胰岛素样生长因子结合蛋白6基因(IGFBP-6)的mRNA相对表达量(P < 0.05);20%和25% PES组单羧酸转运蛋白1基因(MCT-1)相对表达量显著高于对照组和30% PES组(P < 0.05);PES组单羧酸转运蛋白4基因(MCT-4)mRNA表达水平均显著高于对照组(P < 0.05);20%和25% PES组钠钾ATP酶基因(Na+/K+ ATPase)mRNA相对表达量均显著高于对照组和30% PES组(P < 0.05)。[结论]日粮中添加PES能提高湖羊生长性能、改善瘤胃代谢,促进瘤胃发育,PES最适添加比例为25%。
关键词湖羊   杏鲍菇菌糠   生长性能   瘤胃发酵   瘤胃形态学   发育   基因表达   
Effects of adding Pleurotus eryngii substrate to diet on growth performance, rumen fermentation characteristics and rumen development of Hu sheep
SHI Chenbo1, AN Shiyu1, ZHAO Jie1, DENG Kaiping1, FAN Yixuan1, ZHANG Yanli1, YOU Peihua2, CHENG Ming3, WANG Feng1    
1. Institute of Sheep Industry Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China;
2. Jiangsu AgriPortal Company Limited, Nanjing 211803, China;
3. Animal Husbandry and Veterinary Station in Guannan County of Jiangsu Province, Guannan 222500, China
Abstract: [Objectives] The objective of this study was to investigate the effects of dietary supplementation of Pleurotus eryngii substrate(PES) on the growth performance, rumen fermentation characteristics and rumen development of Hu sheep. [Methods] Forty eight male Hu sheep with good body conditions and similar weight were selected for this experiment, randomly divided into four groups(two-month-old; n=12) and fed with different ratios of PES(0, 20%, 25%, 30%) for 90 days. At the end of the feeding period, body weight, rumen and rumen fluid sample were obtained after slaughter. Volatile fatty acid(VFA), papilla length, papilla thickness and muscular thickness were quantified in the sample using gas chromatography and haematoxylin-eosin(HE), respectively. The expression level of ruminal epithelial cell growth and absorption of VFA related genes were detected by RT-qPCR. [Results] Compared with the control group, dietary supplementation PES did not significantly affect the body weight and dry matter intake(P>0.05). 25% and 30% PES significantly increased the average daily gain(P < 0.05). Dietary supplement with PES did not significantly affect the concentrations of acetic acid, total VFA and the ratio of acetic to propionic(P>0.05). There was no significant difference in the pH value of rumen fluid, propionic acid, isovaleric acid and pentanoic acid among the four groups. Dietary supplement with PES significantly increased rumen papilla length(P < 0.05). The rumen papilla thickness was significantly higher in the 20% and 25% PES groups than in the control and 30% PES group(P < 0.05). There was no significant difference in rumen muscular thickness among the four groups. The relative expressions of insulin growth-like factor binding protein 5 gene(IGFBP-5) and transforming growth factor β1(TGF-β1) mRNA were not signi-ficantly different between the groups. Dietary supplement with PES was significantly increased the relative expression of insulin growth-like factor binding protein 6 gene(IGFBP-6) mRNA(P < 0.05);compared with the control group and 30% PES group, the relative expression of monocarboxylate transporters 1(MCT-1) mRNA significantly increased in the 20% and 25% PES groups(P < 0.05). The mRNA expression level of monocarboxylate transporters 4(MCT-4) was significantly higher in PES group than that in control group(P < 0.05). The relative expressions of Na+/K+ ATPase gene(Na+/K+ ATPase) mRNA in the 20% and 25% PES groups were significantly higher than those in the control group and 30% PES group(P < 0.05). [Conclusions] Dietary supplementation PES could improve the growth performance, rumen fermentation characteristics and rumen development of Hu sheep. In conclusion, 25% PES was the appropriate level of dietary supplementation for Hu sheep.
Keywords: Hu sheep    Pleurotus eryngii substrate(PES)    growth performance    rumen fermentation    rumen morphology    development    gene expression   

湖羊是我国优质绵羊品种, 具有繁殖力高、生长快、耐粗饲、适应性强等特点。近年来, 由于饲料原料价格持续上涨且供不应求, 导致湖羊养殖效益偏低, 制约着我国湖羊养殖业向规模化、集约化发展。因此开发产量大、价格低、营养丰富又适合湖羊养殖的新型饲料迫在眉睫。随着经济的发展以及对食品种类和品质要求的不断提高, 人们对食用菌的需求量日趋增加, 食用菌产量也不断提高。

杏鲍菇菌糠(Pleurotus eryngii substrate, PES)是指杏鲍菇采收后剩余的培养基, 其来源广泛、价格低廉。杏鲍菇培养基主要成分是棉籽壳、木屑、秸秆等, 与多数禾本科、豆科粗饲料一样, 它们均含有相当量的抗营养物质, 主要有木质素、棉酚、单宁、植酸等。杏鲍菇生产前对基质进行的高温(>100 ℃)和长时间(>3 h)灭菌处理以及真菌具备的降解能力, 使这些抗营养物质含量均降低。匡云波等[1]研究发现, 在以木屑和甘蔗渣为主要原料的杏鲍菇培养基培养杏鲍菇前、后木质素含量由21.4%降低到18.28%。王倩等[2]报道, 棉籽在湿度40%、75 ℃下处理30 min, 棉酚脱毒率为80.1%, 且随着湿度和温度的提高, 脱毒率进一步提高。徐锦聪等[3]检测了以50%(质量分数)棉籽壳为原料的真姬菇菌糠的棉酚含量为88.96 mg·kg-1, 低于欧盟规定的成年牛、山羊、绵羊日粮中的棉酚含量标准(低于500 mg·kg-1)[4]。有研究报道105 ℃的高温能消除未成熟高粱中80%(质量分数)的单宁[5]。Conana等[6]报道, 加热和去皮降低了豌豆中的单宁含量, 进而提高蛋白质和淀粉在动物体内消化率。反刍动物由于瘤胃内存在大量的微生物, 微生物能通过合成相当量的植酸酶而高效利用植酸[7], Ray等[8]发现奶牛对植酸的消化率达到93%~99%。杏鲍菇生长过程中分解培养基中的纤维素、半纤维素和木质素, 且有大量菌体蛋白沉积, 因此相较于原始培养基, 菌糠中的蛋白质含量提高, 粗纤维含量降低, 具有较高的营养利用价值[9]。目前杏鲍菇菌糠仅有少量用作能源材料或肥料, 大量菌糠被随意丢弃或焚烧, 不仅容易滋生霉菌和害虫, 还会造成严重的资源浪费, 污染生产及生活环境。

瘤胃是反刍动物独特的消化器官, 瘤胃内存在大量的微生物, 进入瘤胃的食物在微生物的作用下发酵分解。PES中含量较高的中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)等碳水化合物, 经瘤胃内发酵产生大量挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA), 其大部分可以被瘤胃上皮细胞直接吸收, 可提供反刍动物约75%的能量需求。PES中无机盐离子、小肽、氨基酸等营养成分, 也能被瘤胃上皮细胞吸收利用。有研究报道, 日粮类型会改变瘤胃形态, 影响瘤胃上皮细胞增殖及其对VFA的转运吸收[10]。然而PES对湖羊瘤胃形态以及瘤胃上皮细胞功能的影响尚不明确。

因此, 本试验以湖羊为研究对象, 拟通过在日粮中添加不同水平PES, 研究其对湖羊生长性能、瘤胃发酵和瘤胃发育的影响, 为湖羊饲料开发和湖羊产业发展提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法 1.1 试验动物及试验设计

本试验于2018年6月至9月在江苏省瑞洋牧业有限公司进行。本试验选取体况良好、体质量相近[(22.28±1.49)kg]的60日龄湖羊公羔48只, 随机均分成4组。根据日粮中PES添加量设计试验分组:对照组(Con, 0% PES), 20%、25%和30%(质量分数)PES组。试验共计90 d, 其中预试期12 d。

1.2 试验日粮

试验所用PES重金属指标的安全性符合我国《饲料卫生标准:GB 13078—2001》, 营养水平见表 1。试验日粮配制参考《肉羊饲养标准:NY/T 816—2004》, 见表 2。饲料颗粒机制成TMR(total mixed raction)颗粒饲料, 颗粒直径6 mm。试验所用的PES购自江苏省丰收菇业有限公司。

表 1 杏鲍菇菌糠营养水平及重金属含量(风干基础) Table 1 Nutrient levels and heavy metal content of Pleurotus eryngii substrate(air-dry basis)
营养指标
Nutrition index
含量/%
Content
重金属指标
Heavy metal index
含量/(mg·kg-1)
Content
粗蛋白质Crude protein 13.80 砷As 0.45
粗脂肪Crude fat 2.83 镉Cd < 1
酸性洗涤木质素Acid detergent lignin 12.05 汞Hg < 0.1
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber 68.71 铅Pb < 3
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber 51.26 铬Cr 4.2
粗灰分Ash 7.23
单宁酸Tannin acid 0.23
总多糖Total polysaccharides 2.40
注:表中数据均为实测值。The data were measured values.
表 2 各组日粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Dietary composition and nutrient levels of diets(air-dry basis)  %
日粮组成
Dietary composition
组别Groups
Con 20%PES 25%PES 30%PES
原料组成Ingredients
  花生秸秆Peanut straw 40.82 21.03 16.06 11.12
  杏鲍菇菌糠Pleurotus eryngii substrate 0.00 20.00 25.00 30.00
  玉米Corn 26.13 26.50 26.78 27.43
  豆粕Soybean meal 23.36 22.78 22.47 21.76
  乳清粉Whey powder 3.14 3.14 3.14 3.14
  麸皮Bran 2.90 2.90 2.90 2.90
  食盐NaCl 0.55 0.55 0.55 0.55
  预混料1) Premix 3.10 3.10 3.10 3.10
营养组成2)Nutrition composition
  干物质Dry matter 88.32 87.24 87.13 86.89
  粗蛋白Crude protein 17.55 17.97 18.00 17.91
  粗脂肪Crude fat 4.13 4.42 4.49 4.57
  中性洗涤纤维Neutral detergent fiber 35.13 39.66 40.79 41.91
  酸性洗涤纤维Acid detergent fiber 23.5 26.14 26.79 27.44
  代谢能3) Metabolic energy 9.21 9.24 9.25 9.25
注:1)预混料为每千克饲料提供:铁64 mg, 铜12 mg, 钴2.5 mg, 锰64 mg, 锌64 mg, 碘1.05 mg, 硒0.25 mg, 维生素(V)A 8 000 IU, VD 3 200 IU, VE 20 IU。2)营养成分为实测值, 其余为计算值。3)代谢能单位为MJ·kg-1。4)Con为对照组, 20%PES、25%PES和30%PES为对照组日粮基础上分别添加20%、25%和30%的杏鲍菇菌糖(PES)。下同。
Note:1)The premix provided the following per kg of diets:Fe 64 mg, Cu 12 mg, Co 2.5 mg, Mn 64 mg, Zn 64 mg, I 1.05 mg, Se 0.25 mg, Vitamin(V)A 8 000 IU, VD 3 200 IU, VE 20 IU. 2)The date of nutrition composition were measured values, while the others were calculated values. 3)The unit of metabolic energy is MJ·kg-1。4)Con:Control group; 20%PES, 25%PES and 30%PES were added 20%, 25% and 30% Pleurotus eryngii substrate(PES)on the basis of the diet of the control group. The same as follows.
1.3 饲养管理

试验前对羊舍地面、墙壁和食槽进行消毒, 预试期间对试验羊进行驱虫并观察健康状况, 试验过程中保证通风良好、自然采光。试验羊进行分栏饲养, 每天08:00进行投料, 保证自由采食和饮水。

1.4 样本采集

试验结束后禁食24 h, 每组随机选择4只进行屠宰, 颈部放血致死后立即取出瘤胃, 用灭菌剪刀剪开瘤胃取食糜, 经4层纱布过滤后用无菌15 mL离心管收集瘤胃液, 立即用pH计(Hanna HI2223, 意大利)测定瘤胃液pH值, 然后在液氮中保存。剪取瘤胃背囊部约2 cm2组织2份, 1份投入4%(体积分数)中性多聚甲醛溶液中固定后置于75%乙醇保存; 1份用预冷生理盐水冲洗3次后, 剪下瘤胃乳头于冻存管, 投入液氮罐中, 随后带回实验室-80 ℃保存。

1.5 指标测定 1.5.1 生长性能的测定

在正试期的第1、39和78天的08:00对所有试验羊空腹称体质量并记录, 每天投料前记录投料量和前1 d的剩料量。计算平均日干物质采食量(dry matter intake, DMI)、平均日增重(average daily gain, ADG)、料重比(feed to gain ratio, F/G)。

1.5.2 挥发性脂肪酸测定

pH计测定瘤胃液pH值。气相色谱仪(7890AGC, Agilent, 美国)检测瘤胃液挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA)[11]。测定条件:色谱毛细管柱(DB-FFAP 123-3232, Agilent, 美国)长30 mm, 内径0.32 mm, 膜厚0.25 μm; 气化温度180 ℃, 柱温130 ℃, 检测器温度180 ℃; 载气为氮气, 压力60 kPa, 氢气压力50 kPa, 氧气压力50 kPa, 灵敏度为101, 衰减为3.0, 以巴豆酸为内标物。瘤胃液处理:取待测瘤胃液1 mL, 加入0.2 mL偏磷酸巴豆酸混合液(100 mL混合液含偏磷酸25 g、巴豆酸0.646 4 g), -20 ℃冷冻过夜。解冻后12 000 r·min-1离心10 min, 取上清液再12 000 r·min-1离心10 min, 使用微量进样器瞬时注入色谱仪, 进样量为0.4 μL。

1.5.3 瘤胃乳头长度、厚度和瘤胃肌层厚度的测量

瘤胃组织在4%多聚甲醛中固定24 h后, 对其进行石蜡包埋切片(8 μm), 苏木精-伊红染色, 封片, 在显微镜下观察并拍照, 使用Image J软件测量瘤胃乳头的长度、厚度和瘤胃肌层的厚度。

1.5.4 瘤胃上皮总RNA的提取、反转录和RT-qPCR检测

按照Trizol Reagent试剂盒(Invitrogen, 美国)说明书提取瘤胃乳头组织总RNA, 使用DEPC水溶解, 使用超微量分光光度计(NanoDrop ND-2000, 美国)检测总RNA浓度与纯度。经检测合格后, 使用反转录试剂盒(TaKaRa, 大连)反转录成cDNA, cDNA在-20 ℃保存。引物设计参考NCBI上公布的绵羊相关基因序列, 利用Primer Premier 5.0设计引物, 引物序列见表 3, 并由南京擎科生物有限公司合成。以反转录合成的cDNA为模板, 进行RT-qPCR。反应条件按照AceQ qPCR SYBR Green Master Mix试剂盒(Vazyme, 南京)说明书进行。反应体系20 μL, 其中SYBR Green Master Mix 10 μL、cDNA 1 μL、上游及下游引物各0.4 μL、Rox Reference Dye2 0.4 μL、ddH2O 7.8 μL。程序结束后, 以GAPDH作为内参基因, 2-ΔΔCT法计算基因的相对表达量。

表 3 目的基因的引物序列 Table 3 Primers of target genes
基因名称
Target gene
GenBank ID 目的片段大小/bp
Product size
引物对序列
Primer pairs sequences(5′→3′)
IGFBP-5 NM_000599.4 308 GCTGAAGGCTGAGGCTGTGAA/TCCCATACTTGTCCACGCACC
IGFBP-6 NM_002178.3 155 AGAGTAAGCCCCAAGCAG/CACGGAGTCCAGATGTTT
TGF-β1 NM_001009400.1 94 TGACCCACAGAGAGGAAATAGA/AACCCGTTGATGTCCACTTGAA
Na+/K+-ATPase NM_001009360.1 263 GGAGCCGCTCTCTTTTCTCTC/GAGCAGTTGTTAAGCCTCGGT
MCT-1 XM_012134685.2 207 ACCAGTTTTAGGTCGTCTCA/GGCTTCTCAGCAACATCTACA
MCT-4 XM_012109342.2 106 GTTTGGGATAGGCTACAGTGACACA/GCAGCCAAAGCGATTCACA
GAPDH NM_001190390.1 232 GTCAAGGCAGAGAACGGGAA/GGTTCACGCCCATCACAAAC
注:IGFBP-5:胰岛素样生长因子结合蛋白5基因Insulin growth-like factor binding protein 5 gene; IGFBP-6:胰岛素样生长因子结合蛋白6基因Insulin growth-like factor binding protein 6 gene; TGF-β1:转化生长因子β1基因Transforming growth factor-β1 gene; Na+/K+-ATPase:钠/钾ATP酶基因Na+/K+-ATPase gene; MCT1:单羧酸转运蛋白-1基因Monocarboxylate transporters 1 gene; MCT4:单羧酸转运蛋白4基因Monocarboxylate transporters 4 gene; GAPDH:甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene.
1.6 数据处理与统计分析

试验数据用Excel 2010进行初步整理, 采用SPSS 24.0统计软件进行单因素方差分析, 使用Duncan’s法进行多重比较。数据均用平均值±标准差(x±SD)表示。

2 结果与分析 2.1 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊生长性能的影响

表 4可知:各组间试验羊体质量和干物质采食量差异不显著(P>0.05);添加25% PES组的平均日增重显著高于对照组和20% PES组(P < 0.05), 与30% PES组之间差异不显著(P>0.05), 20% PES组平均日增重显著低于其他组(P < 0.05);25%和30% PES组料重比显著低于对照组和20% PES组(P < 0.05)。

表 4 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊生长性能的影响 Table 4 Effect of dietary PES level on growth performance of Hu sheep
指标Index 分组Groups
Con 20%PES 25%PES 30%PES
初始体质量/kgInitial body weight 22.230±1.73 22.190±1.20 22.290±1.63 21.950±0.84
终末体质量/kgFinal body weight 38.530±2.24 37.640±1.84 40.600±3.07 39.420±2.34
平均日增重/(g·d-1) Average daily gain 208.970±16.12bc 198.080±13.26c 234.740±12.11a 223.930±19.34ab
干物质采食量/(kg·d-1) Dry matter intake 1.632±0.05 1.511±0.05 1.604±0.05 1.509±0.04
料重比Feed to gain ratio 7.840±0.58a 7.650±0.51a 6.840±0.36b 6.780±0.59b
注:同行数据上标小写字母不同表示差异显著(P < 0.05)。下同。
Note:The different lowercase letters mean significant difference(P < 0.05).The same as follows.
2.2 日粮中添加杏鲍菇菌糠对瘤胃发酵的影响

表 5可以看出:各组之间瘤胃液pH值、丙酸、异戊酸和正戊酸含量差异不显著(P>0.05);对照组乙酸含量显著低于其他3组(P < 0.05), 随着PES添加水平的升高瘤胃液乙酸含量呈先升高后降低的趋势; 20% PES组的丁酸含量显著高于对照组、25%和30% PES组(P < 0.05);PES组的总挥发性脂肪酸含量和乙酸/丙酸值均显著高于对照组(P < 0.05), 其中25% PES组最高。

表 5 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃发酵指标的影响 Table 5 Effect of dietary PES level on ruminal fermentation indexes of Hu sheep
指标Index 分组Groups
Con 20%PES 25%PES 30%PES
pH值pH value 6.72±0.05 6.64±0.04 6.51±0.07 6.47±0.07
乙酸含量/(mmol·L-1) Acetic acid content 26.83±0.67c 34.55±0.86b 46.04±1.71a 38.15±0.78b
丙酸含量/(mmol·L-1) Propionic acid content 7.97±0.18 8.43±0.34 8.50±0.65 8.35±0.81
丁酸含量/(mmol·L-1) Butyric acid content 2.27±0.16c 5.21±0.42a 3.78±0.70b 2.43±0.19c
异戊酸含量/(mmol·L-1) Isovaleric acid content 1.19±0.05 1.80±0.73 1.98±0.80 1.77±0.96
正戊酸含量/(mmol·L-1) Pentanoic acid content 2.13±0.64 2.79±0.60 2.06±0.93 2.33±0.75
总挥发性脂肪酸含量/(mmol·L-1) Total volatile fatty acid content 40.39±1.71c 52.78±1.71b 62.36±1.76a 53.03±2.20b
乙酸/丙酸Acetic acid/propionic acid 3.37±0.71c 4.10±0.10b 5.44±0.57a 4.60±0.44b
2.3 日粮中添加杏鲍菇菌糠对瘤胃形态的影响

图 1表 6可知:与对照组相比, PES组瘤胃乳头长度均显著高于对照组(P < 0.05), 表明日粮中添加PES能提高瘤胃乳头长度; 20%和25% PES组瘤胃乳头厚度显著高于对照组及30% PES组(P < 0.05)。瘤胃乳头长度和厚度均有随着日粮中PES添加量的升高呈先升高后降低的趋势。各组之间瘤胃肌层厚度无显著差异(P>0.05)。

图 1 杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃上皮组织结构的影响(×40) Fig. 1 The effect of PES on the ruminal epithelial tissue structure of Hu sheep(×40)
表 6 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃形态的影响 Table 6 Effect of dietary PES level on morphological structure of rumen of Hu sheep mm
指标Index 分组Groups
Con 20%PES 25%PES 30%PES
瘤胃乳头长度Papilla length 2.51±0.11b 2.74±0.50a 3.08±0.33a 3.00±0.29a
瘤胃乳头厚度Papilla thickness 0.43±0.02b 0.48±0.03a 0.49±0.03a 0.43±0.01b
肌层厚度Muscular thickness 8.15±0.21 7.92±0.36 8.07±0.27 8.06±0.31
2.4 日粮中添加杏鲍菇菌糠对瘤胃上皮细胞生长、VFA吸收相关基因表达的影响

图 2可知:各组间胰岛素样生长因子结合蛋白5基因(IGFBP-5)和生长转化因子β1基因(TGF-β1)mRNA相对表达量差异不显著(P>0.05);25% PES组胰岛素样生长因子结合蛋白6基因(IGFBP-6)mRNA相对表达量显著高于其他组(P < 0.05), 且PES组均显著高于对照组(P < 0.05);20%和25% PES组单羧酸转运蛋白1基因(MCT-1)相对表达量显著高于对照组和30% PES组(P < 0.05);PES的添加提高了单羧酸转运蛋白4基因(MCT-4)mRNA表达水平, PES组均显著高于对照组(P < 0.05);20%和25% PES组之间钠钾ATP酶基因(Na+/K+-ATPase)mRNA的相对表达量差异不显著(P>0.05), 但这2组均显著高于对照组和30% PES组(P < 0.05)。随着PES添加量的升高, IGFBP-6MCT-1MCT-4Na+/K+ ATPase mRNA相对表达量有先升高后降低的趋势。

图 2 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃上皮细胞生长和VFA吸收相关基因mRNA相对表达量的影响 Fig. 2 The effect of PES on mRNA relative expression level of growth and VFA absorption genes related in ruminal epithelial cells of Hu sheep 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。The different lowercase letters mean significant difference(P < 0.05).
3 讨论 3.1 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊生长性能的影响

在肉羊养殖过程中, 日采食量能够直接反映饲料品质与适口性, 日增重和料重比是影响养殖效益的主要指标。要实现养殖效益最大化, 必须从提高动物采食量和日增重, 降低料重比和饲料成本等方面着手。食用菌生长过程中会产生菌体蛋白质、胞外酶、多糖、多酚等生物活性物质[12]。食用菌的菌体蛋白, 即单细胞蛋白, 相对于植物蛋白其必需氨基酸含量更高, 种类更加丰富, 比例更加均衡, 更有助于动物生长。菌丝体中还含有胞外酶, 包括纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶等, 它们是食用菌利用基质营养的催化剂, 也能促进反刍动物对营养物质的消化。Tricarico等[13]在研究日粮α-淀粉酶活性对肥育牛生产性能和胴体品质的影响中发现, 添加α-淀粉酶可提高育肥牛日增重。赵梦迪等[14]研究发现, 日粮中添加纤维素酶显著提高湖羊日增重, 降低料重比。此外, 食用菌和菌糠中含有的多糖和酚类化合物具有抗氧化和免疫活性。经检测, 本试验所用PES中单宁酸含量为0.23%, 多糖含量为2.4%。已有研究表明, 香菇多糖能清除超氧阴离子自由基和羟基自由基[15], 灵芝多糖对超氧自由基和DPPH自由基具有较强的清除能力[16], 杏鲍菇多糖还具有免疫调节功能[17], 杏鲍菇中的酚类化合物也具备抗氧化能力[18]。本试验结果表明, 添加25%和30% PES提高了湖羊日增重, 这是因为PES菌丝体中含有的多酚、多糖和胞外酶等生物活性物质促进了湖羊生长。本试验中, 随着PES添加水平的升高日增重有先升高后降低的趋势, 造成这种结果的原因可能是过高水平的木质素影响了动物对营养成分的消化和利用[19]。郭万正等[20]在饲粮中添加一定比例的金针菇菌糠饲喂山羊后发现, 添加10%金针菇菌糠提高了山羊日增重, 而添加30%金针菇菌糠降低了日增重。本研究发现, PES组干物质采食量均高于对照组, 这表明在饲粮中添加PES能提高动物食欲, 进而提高采食量。总而言之, 在日粮中添25% PES能提高日粮的适口性, 降低料重比, 提高湖羊生长性能。

3.2 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃发酵的影响

瘤胃液pH与瘤胃VFA含量有着密切的关系, 瘤胃液pH主要受唾液分泌量、日粮结构和瘤胃VFA的影响。瘤胃液pH还是反映瘤胃内环境稳定性和瘤胃发酵状态的最直观指标[21]。本试验中各组瘤胃液pH值均在6.0~7.0的正常范围内, 表明日粮中添加不同水平的PES不会影响瘤胃内环境的稳定性, 这与Benchaar等[22]研究结果一致。

VFA是反刍动物能量物质的重要来源[23], 瘤胃内VFA也是评价瘤胃内环境状况的重要指标。瘤胃内VFA包括乙酸、丙酸、丁酸等, 它们之间的比例反映了瘤胃消化代谢能力, 也是评价能量转化的直接指标。在反刍动物体内乙酸是合成体脂、乳脂及葡萄糖所必需的, 丙酸是糖异生最重要前体物质, 反刍动物瘤胃吸收丁酸后将其转化成β-羟丁酸, 后者在肝脏、肌肉等组织中参与代谢, 为机体提供能量[24]。本试验中, 日粮添加PES提高了湖羊瘤胃液总VFA和乙酸含量。刘艳丰等[25]也发现, 绵羊日粮中添加沙棘嫩枝叶增加了瘤胃液总VFA和乙酸含量, 说明PES能够促进瘤胃内碳水化合物的降解。添加PES提高湖羊瘤胃液中丁酸含量, 进一步说明PES能提高瘤胃发酵能力。30% PES组瘤胃内总VFA、乙酸和丙酸含量虽高于对照组但低于25% PES组, 这可能由于30% PES组饲粮中木质素过高, 而木质素难以被微生物降解, 使瘤胃降解纤维素、半纤维素的酶无法充分接触到底物, 最终导致瘤胃发酵能力降低[26]

3.3 日粮中添加杏鲍菇菌糠对湖羊瘤胃发育的影响

瘤胃乳头是瘤胃上皮的突起, 这种突起结构能够增加上皮与食糜的接触面积, 提高瘤胃壁对营养物质的吸收能力。瘤胃乳头的发育跟日粮成分、精粗比以及日粮的物理形态等多种因素有关。瘤胃乳头长度、厚度以及瘤胃肌层厚度是反映瘤胃形态学的重要指标[27]。本试验中, 添加PES没有显著影响湖羊瘤胃肌层厚度, 但增加了瘤胃乳头长度和厚度。这是由于对照组日粮中中性洗涤纤维(NDF)水平均低于试验组。李岚捷[28]研究发现, 瘤胃乳头长度随着日粮中非纤维性碳水化合物(NFC)/NDF的降低而显著升高, 肌层厚度没有显著变化。Steele等[29]研究发现, 饲喂高精料饲粮的肉牛瘤胃乳头上皮总厚度低于饲喂低精料饲料肉牛。本试验表明, 日粮中添加PES能促进瘤胃乳头发育。

TGF-β1参与多种细胞发生过程, 包括细胞增殖、识别、分化和凋亡等, 其表达量受瘤胃内丁酸含量调控[30]。本试验中, 试验组丁酸含量均高于对照组, 但与对照组相比, 日粮中添加PES对TGF-β1 mRNA的表达量无显著影响, 这与Shen等[31]在犊牛瘤胃灌注丁酸的试验结果类似。然而Baldwin等[32]研究发现, TGF-β1 mRNA在灌注丁酸盐的奶牛瘤胃中是下调的, 其原因有待进一步研究。胰岛素样生长因子(IGF)在参与瘤胃上皮细胞增殖过程中往往受到胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)家族的控制。在本试验中, 日粮添加PES显著提高IGFBP-6 mRNA表达量, 这是由于日粮中添加PES提高日粮中NDF的含量[29]。单羧酸转运蛋白(MCT)属于单羧酸转运蛋白家族, 是细胞膜上负责跨膜转运的蛋白质, MCT一共有14个成员, 其中MCT-1、MCT-4具备单羧酸转运的功能[32]。有研究发现, MCT-1在VFA从瘤胃上皮棘层和基底层排出的过程中发挥重要作用[33]; MCT-1MCT-4 mRNA表达量会随着瘤胃内VFA含量的升高而升高[34]。本试验中, 试验组的MCT-1MCT-4 mRNA相对表达量均显著高于对照组, 主要由于日粮添加PES导致瘤胃内乙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸的含量提高, 高含量的VFA刺激了瘤胃上皮细胞对VFA的吸收, 进而促进了MCT-1MCT-4 mRNA的表达, 这与Yan等[35]和Yang等[36]的研究结果一致。Na+/K+-ATPase通过Na+/H+交换蛋白(NHE)影响Na+/H+交换, 从而间接影响VFA的转运和吸收[37]。有研究表明, 日粮精粗比影响Na+/K+-ATPase mRNA表达[38]。本试验中, 各组Na+/K+-ATPase mRNA表达量没有显著性差异, 其原因有待进一步研究。

本试验结果表明, 日粮中添加PES能提高湖羊生长性能。当日粮中添加25% PES时, 显著增加平均日增重, 降低料重比; 日粮添加PES能促进瘤胃发酵, 提高瘤胃液总挥发性脂肪酸以及乙酸、丙酸含量; 添加25% PES有利于瘤胃乳头发育, 促进瘤胃上皮细胞对VFA的吸收。综上所述, 在本研究条件下, 育肥湖羊日粮中添加25% PES效果较好。

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