蘇紅光 張敏紅 馮京海 吳 鑫 胡春紅

(中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193)

在肉雞養(yǎng)殖生產中，環(huán)境溫度對其生產性能有重要影響。肉雞長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，影響生產性能。糖是機體重要的能量來源，糖代謝水平反映了機體能量代謝水平。不同的環(huán)境溫度條件下，為了維持體溫恒定，機體的產熱和散熱水平也會發(fā)生變化。線粒體是真核細胞能量合成的場所，而位于線粒體內膜的解偶聯(lián)蛋白(uncoupling protein，UCP)，可將內膜外側(膜間隙)的氫離子(H+)運回膜內側，從而降低物質氧化過程中所形成的H+電化學梯度，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)，從而增加呼吸產熱，降低ATP的合成，這對維持動物體溫平衡有重要意義。目前在肉雞上關于環(huán)境溫度對禽類解偶聯(lián)蛋白(avUCP)表達影響的報道較少。當前關于環(huán)境溫度對肉雞生產性能影響的報道多集中于熱應激，同一研究中同時涵蓋從低溫到高溫的持續(xù)環(huán)境溫度處理對肉雞生產性能的研究報道鮮見。本試驗研究了10～30℃、持續(xù)14 d冷熱環(huán)境暴露對肉雞生產性能、糖代謝和avUCP mRNA表達的影響，以探索肉雞養(yǎng)殖的適宜環(huán)境溫度，為肉雞養(yǎng)殖生產中的環(huán)境控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗動物: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)隨機分配到6個人工環(huán)境控制艙內飼養(yǎng)，每個艙作為1個溫度組，按BW 和性別分為6籠，每籠(8只雞)作為1個重復。預試期7 d，溫度22℃，相對濕度60%。28日齡時開始試驗，于08:00將各人工環(huán)境控制艙溫度分別逐漸(1 h內)調到10、14、18、22、26和30℃，相對濕度60%，溫濕度均保持恒定直至試驗結束，正試期14 d。試驗期內所有肉仔雞自由采食和飲水，24 h光照。試驗用基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平(表1)為參照NRC(1994)營養(yǎng)需要配制的粉狀配合飼料。

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

1.2 試驗方法

試驗期間每天記錄各重復雞的采食量和飲水量。試驗第1、7、14天稱量BW，為避免稱重時抓捕給試驗雞只造成的較大的應激，本實驗室特設計了適于肉雞環(huán)境舒適度評價研究的組合式單層試驗籠具［4］，此籠可在無抓捕、無壓抑和無高密度應激下精準采集肉雞生產性能。計算試驗期內肉雞的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)、料重比(F/G)和平均日飲水量(ADWC)。

試驗第7、14天每個重復隨機取1只雞，取10 mL無抗凝劑真空采血管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，隨后轉移到-80℃冰箱中保存，用于測定肝糖原和肌糖原水平。血糖水平測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行，測定儀器采用日本日立7160全自動生化儀。肝糖原和肌糖原水平測定采用南京建成生物工程研究所提供的肝/肌糖原測試盒，并按其指導說明書進行。

試驗第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，隨后轉移到-80℃冰箱中保存，用于測定avUCP mRNA相對表達量?？俁NA提取按總RNA提取試劑盒(zymo research R2050)說明操作，所得 RNA檢測260和280 nm處的吸光度(OD)值，計算 OD260/OD280，并進行1%瓊脂糖凝膠電泳檢測。各樣品取1μg總 RNA，按 BiosS-cript First-Strand cDNA Synthesis Master Mix(寶賽生物技術有限公司)試劑盒說明書進行cDNA反轉錄。以甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GADPH)基因為內參基因，采用實時定量PCR(real-time PCR)進行相對定量，采用2-ΔΔct法進行數據的相對定量分析。引物設計如下。

avUCP基因引物:上游為5'-ATCGGGCTCTACGACTCTGT-3';下游為 5'-TGTGTCCTTGATGAGGTCGT-3';擴增片段長度為327 bp。

內參基因GAPDH引物:上游為5'-AACTTTGGCATTGTGGAGGG-3';下游為5'-ACGCTGGGATGATGTTCTGG-3';擴增片段長度為130 bp。

1.3 數據統(tǒng)計分析

試驗數據用平均值±標準差表示，采用SAS 9.1.3統(tǒng)計軟件中的ANOVA過程進行單因子方差分析和Duncan氏法進行多重比較，P＜0.05為差異顯著。

2 結果

因10℃環(huán)控艙在試驗第11天損壞，艙內溫度不能維持10℃恒定，而隨室溫變化，第11～14天室溫為15～23℃。故11 d之后10℃組對應的各指標的測定值僅作參考。

2.1 持續(xù)冷熱環(huán)境對肉雞生產性能的影響

由表2可知，試驗第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)。

對其他生產性能，試驗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，且30℃組顯著高于10～22℃組(P＜0.05)。試驗 7～14 d，隨溫度升高，ADFI有降低的趨勢，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℃時肉雞ADG顯著低于其他組(P＜0.05);隨溫度升高，F/G有先降低后升高的趨勢，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 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隨著溫度升高呈現先下降后升高的趨勢，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)境對肉雞生產性能的影響Table 2 Effects of prolonged cold and hot environment on performance of broilers

2.2 持續(xù)冷熱環(huán)境對肉雞糖代謝的影響

由表3可知，試驗第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。試驗第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)境對肉雞avUCP mRNA表達的影響

不同溫度對肉雞胸肌avUCP mRNA表達的影響結果見圖1。試驗第7天(圖1-A)，不同組胸肌avUCP mRNA相對表達量差異顯著(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)。在試驗第14天(圖1-B)，18、22℃組avUCP mRNA 相對表達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)境對肉雞胸肌avUCP mRNA表達的影響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)境對肉雞生產性能的影響

關于環(huán)境溫度對肉雞生產性能的影響已有大量研究報道。一般是，高溫條件下，肉雞需要減少產熱、增加散熱以維持機體溫度平衡，因采食會有體增熱，故高溫環(huán)境下肉雞會通過降低采食量減少產熱，高溫也會降低肉雞的飼料效率，采食量減少和飼料效率降低進而導致肉雞ADG和BW下降。研究表明，肉雞暴露于慢性熱應激環(huán)境下采食量減少 16.4%，BW 減少 32.6%，F/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］。因實際生產中肉雞遭遇高溫應激較為普遍，故關于環(huán)境溫度對肉雞生長性能的影響多集中于高溫環(huán)境，而相對低溫環(huán)境對肉雞生長性能的研究報道較少。本研究處理溫度最低10℃，結果表明，環(huán)境溫度較低的情況下，肉雞的生長性能也受到了顯著影響，BW和顯著降低，F/G顯著升高。因環(huán)境溫度較低時肉雞的維持能量需要增加，且采食會帶來體增熱，這有利于低溫環(huán)境下肉雞增加產熱以維持體溫。低溫環(huán)境下肉雞BW下降，F/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。

本研究表明，持續(xù)的低溫或高溫環(huán)境暴露，能影響肉雞生產性能。其中，暴露前7天，低溫暴露對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F/G的影響不顯著。暴露后7天，10～30℃范圍內的高溫暴露能降低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，持續(xù)14 d的高溫和低溫處理對ADG的作用均迅速、持久，BW、ADFI對高溫處理反應較快，F/G對低溫處理反應較快，隨著溫度處理的持續(xù)，溫度不適對各生產性能指標的負面影響才全部體現出來。

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)散熱占禽類機體產熱量的比例最大能幾乎達到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，在試驗前7天肉雞的ADWC在30℃高溫條件下升高，這與之前的研究報道結果一致;在試驗后7天ADWC對環(huán)境溫度比較敏感，在14和26℃均有升高，但奇怪的是30℃條件下出現降低，其詳細機制有待研究;而整個試驗期內，肉雞的ADWC僅在10℃的低溫條件下有所降低，說明肉雞的ADWC對低溫較為敏感。

3.2 持續(xù)冷熱環(huán)境對肉雞糖代謝的影響

血糖水平是較早被公認的反映動物應激的指標之一，其反映了動物能量代謝狀況。但是關于溫度對血糖水平影響的報道結論并不一致。周杰等［9］報道，22～24日齡肉仔雞給予高溫處理，血糖水平無明顯變化，若給以更高溫處理血糖水平極顯著下降，而對40～42日齡肉仔雞給以(34.5±1.5)℃高溫處理時血糖水平極顯著下降。但鄭卓夫［10］認為在急性熱應激時血糖水平比適溫期時升高，在慢性熱應激時血糖水平才下降。Vecerek等［11］報道16日齡肉雞體內的血糖水平隨環(huán)境溫度的逐漸升高而顯著增加，唐麗［12］研究表明急性熱應激能使肉種母雞血糖水平顯著升高，王士長等［13］報道長期慢性熱應激能使3周齡肉仔雞血糖水平顯著升高。也有報道表明，熱應激狀態(tài)下的雞血糖水平保持穩(wěn)定［14］。而本研究結果表明，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，傳統(tǒng)意義上來講，26℃溫度環(huán)境不會對肉雞造成熱應激，屬于適溫。本試驗結果支持持續(xù)低溫和高溫處理造成的慢性應激有升高血糖水平的趨勢。

熱應激時血糖水平的升高或降低都均有理論支持。熱應激時機體通過糖原分解直接產生可利用的能量，以增強機體對熱應激的抵抗力，這可能造成血糖水平下降［15］，慢性熱應激還使雞肝臟損傷，抑制糖原合成，造成血糖水平降低［16］。而高溫下腎上腺髓質分泌功能增強，腎上腺素濃度升高，致肝糖原分解，血糖水平升高，這也是動物在熱應激初期出現的應激反應。糖類代謝受腎上腺皮質激素的影響較大，熱應激狀態(tài)下下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸分泌皮質酮增加，加強糖異生作用，從而升高血糖水平，這也是認為熱應激狀態(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，進而減少體蛋白質合成，加強糖異生作用，促進血糖水平升高。本試驗結果中，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，這可能是由于熱應激狀態(tài)下對肉雞能量需要的增加，致糖原分解，血糖的利用增強，從而引起血糖和糖原的水平均出現降低。而在持續(xù)低溫暴露7 d后，肝糖原水平出現升高，這可能是由于持續(xù)低溫時能量攝入增加，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后的結果相反，這可能是隨著低溫或高溫應激的持續(xù)糖異生作用加強的結果，其詳細機制有待進一步研究。

3.3 持續(xù)冷熱環(huán)境對肉雞avUCP mRNA表達的影響

禽類主要有2種產熱機制:寒戰(zhàn)性產熱和非寒戰(zhàn)性產熱，長期以來都普遍認為寒戰(zhàn)性產熱是主要的產熱機制，但在慢性冷熱環(huán)境暴露下非寒戰(zhàn)性產熱的的調節(jié)能力對一些禽類的生存能力也是至關重要的［17］。哺乳動物主要通過褐色脂肪組織(UCP大量表達的組織)進行非寒顫性產熱，而禽類沒有褐色脂肪組織，普遍被認為其肌肉組織很可能是一種主要的產熱部位［17］，研究表明冷暴露鴨的肌肉組織產熱占非寒戰(zhàn)性產熱的70%［18］，而且這一非寒戰(zhàn)性產熱與自由脂肪酸對線粒體的解偶聯(lián)作用相關［19］，這與后來發(fā)現的禽類avUCP的功能一致，表明avUCP很可能在禽類產熱調節(jié)中發(fā)揮重要作用。

本研究表明，第7、14天時，肉雞胸肌avUCP mRNA表達量在30℃組降低，這與之前Mujahid等［20］報道的急性熱應激(34℃，18 h)能使肉雞avUCP mRNA表達量降低到熱中性對照組的28%，Taouis等［21］報道的將 5日齡肉仔雞熱暴露(40.0±0.5)℃ 24 h 導致胸肌 avUCP mRNA 表達降低的結果一致。表明高溫條件下線粒體呼吸鏈解偶聯(lián)作用受到抑制，減少了細胞能量以熱能的形式散發(fā)和機體產熱。但本研究在低溫條件下并未見avUCP mRNA相對表達量顯著增多，第7天時雖然14℃組avUCP mRNA相對表達量相對高于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相對表達量增加，甚至在14 d時低溫條件下avUCP mRNA的相對表達量出現了顯著的降低。這與之前Toyomizu等［22］將3周齡白來航雞冷暴露(4～6℃)10～12 d導致胸肌avUCP mRNA表達量升高，Collin等［23］將7日齡肉仔雞冷暴露(20℃)7 d引起腓腸肌avUCP mRNA表達量升高的研究報道不一致。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低溫條件下的產熱調節(jié)作用顯著，隨著日齡的增長，低溫條件下禽類主要通過其他的機制調節(jié)產熱。有研究表明肉用鵪鶉的avUCP mRNA表達量在28日齡時比7日齡時下降了67%［24］。

4 結 論

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

②26℃時，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;同時在26℃條件下avUCP mRNA的相對表達量較低，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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