趙明明，劉博，吳瓊，趙家平，涂劍鋒※

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，吉林 長春 130112；2.龍巖學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，福建 龍巖 364012）

白羽綠頭鴨羽毛呈白色，是自20世紀(jì)初經(jīng)中國農(nóng)業(yè)特產(chǎn)研究所特禽養(yǎng)殖基地由綠頭鴨種群中選育出的綠頭鴨新品種[1]，具有綠頭鴨發(fā)育緩慢的生長特性，但又有其獨(dú)特的表型特征。鴨是我國最重要的經(jīng)濟(jì)水禽，且我國鴨存欄量和出欄量均位居世界第一[2]。對(duì)于禽類產(chǎn)品，胸肌重和腿肌重是重要的屠宰性能指標(biāo)[3]。在禽類漫長的人工選育歷程中，胸肌和腿肌是主要的關(guān)注點(diǎn)，但是人工選育耗時(shí)較長，還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其選育結(jié)果，隨機(jī)性較大，目前分子育種已成為主流。通過將關(guān)注的表型性狀與基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析，探尋調(diào)控該性狀變化的內(nèi)在分子機(jī)制，是目前主要的分子育種研究手段[4]。由已有研究可知，鴨胸肌和腿肌具有其各自特異的肌肉特性[5]和生長發(fā)育規(guī)律[6]。胸肌和腿肌發(fā)育既有相同又有不同的發(fā)育規(guī)律，意味著通過將胸肌和腿肌相同和不同表型數(shù)據(jù)與微觀分子表達(dá)相結(jié)合能夠找到調(diào)控肌肉發(fā)育的重要調(diào)控因子以及調(diào)控通路是可行的。經(jīng)查詢，未見有關(guān)綠頭鴨胸肌、腿肌生長發(fā)育規(guī)律研究的相關(guān)報(bào)道，因此，本研究對(duì)白羽綠頭鴨胸肌和腿肌重及兩種肌肉總重量生長發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究，后續(xù)篩選獲取白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌生長發(fā)育模型是必要的，且為后續(xù)篩選調(diào)控白羽綠頭鴨肌肉發(fā)育關(guān)鍵候選基因奠定基礎(chǔ)。

2006年，戴國俊等[7]總結(jié)了Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy 3個(gè)畜禽生長發(fā)育模型構(gòu)建中常用模型的SPSS實(shí)現(xiàn)以及評(píng)價(jià)方法，使模型構(gòu)建更加方便快捷。2011年，莊曉東等[8]通過Gompertz模型擬合連城白鴨公鴨和母鴨的生長曲線，計(jì)算出其各自的體重拐點(diǎn)及拐點(diǎn)日齡。2016年，劉宏祥等[6]通過Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy 3種模型對(duì)高郵鴨和金定鴨胸肌、腿肌及個(gè)體重進(jìn)行生長曲線擬合分析，并利用擬合曲線分析其各自的生長發(fā)育規(guī)律，其研究發(fā)現(xiàn)，品種間體重、胸肌以及腿肌生長發(fā)育規(guī)律沒有差異，而品種內(nèi)胸肌和腿肌之間具有不同的生長發(fā)育規(guī)律，但從總體生長發(fā)育擬合曲線上可以看出胸肌和腿肌重量隨著日齡的增加都是呈現(xiàn)先增長后趨于平穩(wěn)的發(fā)育規(guī)律。2021年，胡瑀等[9]同樣利用Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy模型模擬那米雞早期生長發(fā)育模型，通過其生長曲線推測(cè)了其生長拐點(diǎn)。除此之外大量研究表明，使用Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy這3個(gè)模型進(jìn)行畜禽生長發(fā)育模型構(gòu)建具有可行性[10-14]。

為了能更好地揭示白羽綠頭鴨肌肉生長發(fā)育的內(nèi)在分析機(jī)制，采用宏觀和微觀相結(jié)合的方法，將骨骼肌表型數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的骨骼肌轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行聯(lián)合分析，得到與表型數(shù)據(jù)變化具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系的基因，本試驗(yàn)通過Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy 3種模型擬合白羽綠頭公鴨腿肌、胸肌及兩種肌肉總重量的生長曲線，通過圖表的形式可視化白羽綠頭公鴨腿肌和胸肌重量和生長速率的變化規(guī)律，為進(jìn)一步揭示肌肉內(nèi)在分子作用機(jī)制奠定基礎(chǔ)，同時(shí)補(bǔ)充肌肉發(fā)育相關(guān)研究。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

選取中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特禽養(yǎng)殖基地的白羽綠頭公鴨，自白羽綠頭鴨出雛后，分別在白羽綠頭鴨第8、14、21、28、35、42、49、56、63、70、77、84、91和98日齡選取3只公鴨，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)屠宰，取其左側(cè)胸肌和腿肌進(jìn)行稱重。

1.2 飼養(yǎng)條件

采用半開放式圈養(yǎng)，由陸地運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和水上運(yùn)動(dòng)場(chǎng)組成，滿足白羽綠頭鴨生長需求。飼料選擇適口性好、易消化、易采食的全價(jià)預(yù)混料，飼料營養(yǎng)成分見表1。

表1 飼料營養(yǎng)成分表Table 1 Ingredient and nutrient compositions of the feed

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

1.3.1 肌肉重量累計(jì)增長 不同生長時(shí)期所測(cè)得的器官重或體重都代表測(cè)試對(duì)象該階段對(duì)應(yīng)的生長發(fā)育累計(jì)結(jié)果，是評(píng)價(jià)測(cè)試對(duì)象在該時(shí)期的生長發(fā)育情況。用每個(gè)時(shí)期3只鴨子的胸肌和腿肌的平均值代表這一時(shí)期胸肌和腿肌肌肉重量的累計(jì)增長值。

1.3.2 生長速率 生長速率利用擬合曲線在該點(diǎn)的切線斜率表示，表明該生長時(shí)間的發(fā)育潛能，并通過R軟件繪制生長速率曲線圖。

1.3.3 擬合曲線模型 利用SPSS軟件[15]分別對(duì)白羽綠頭公鴨胸肌、腿肌以及兩種肌肉的總重量進(jìn)行非線性回歸分析，采用Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy 3種模型生長發(fā)育進(jìn)行模型擬合，通過最佳模型對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法預(yù)測(cè)胸肌和腿肌重及兩者總重的拐點(diǎn)質(zhì)量以及拐點(diǎn)日齡，見表2。

表2 研究中普遍采用的3個(gè)畜禽生長曲線模型Table 2 Three animal growth curve models commonly used in the study

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用配對(duì)法T檢驗(yàn)對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，當(dāng)P＜0.05時(shí)表明兩組數(shù)據(jù)之間具有顯著性差異，當(dāng)P＜0.01時(shí)表明兩組數(shù)據(jù)之間差異極顯著。

1.3.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)R2R2是用來度量回歸直線對(duì)觀測(cè)值之間的擬合優(yōu)度，也稱為確定系數(shù)。當(dāng)R2越接近1時(shí)，表明觀測(cè)值與回歸直線擬合越好，回歸分析得到的參數(shù)模型越可靠，當(dāng)R2接近于0時(shí)，說明兩者之間擬合度差，應(yīng)放棄該擬合模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 白羽綠頭鴨胸肌和腿肌重量增長

表3中以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示對(duì)應(yīng)日齡白羽綠頭鴨胸肌、腿肌重量及胸肌和腿肌總重，在8～49日齡期間和98日齡時(shí)期對(duì)應(yīng)胸肌和腿肌重量具有極顯著性差異。84～91日齡期間對(duì)應(yīng)胸肌和腿肌重量之間存在顯著性差異。56～77日齡期間白羽綠頭公鴨對(duì)應(yīng)胸肌和腿肌重量不具有顯著性差異。由圖1可知，白羽綠頭鴨公鴨胸肌、腿肌以及兩者總重的生長發(fā)育情況。

表3 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌重量統(tǒng)計(jì)表Table 3 The statistical table of breast muscle and leg muscle weight of White-feathered Mallards

圖1 白羽公綠頭鴨胸肌腿肌累計(jì)生長曲線圖Fig.1 The cumulative growth curve of breast muscles and leg muscles of White-feathered Mallards

2.2 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌重量及其總重生長曲線擬合分析

利用Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy 3種模型分別對(duì)白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌重以及兩種肌肉總重進(jìn)行曲線擬合分析，通過擬合優(yōu)度R2值判斷對(duì)應(yīng)研究對(duì)象的最優(yōu)擬合模型。本研究分析得到的胸肌生長發(fā)育3個(gè)對(duì)應(yīng)模型中，Gompertz模型對(duì)應(yīng)的R2值最大，其對(duì)應(yīng)R2值為0.997，其次Logstic和Von Bertalanffy模型對(duì)應(yīng)R2值為0.996，大小相等，且3個(gè)模型的R2值都非常接近1，說明3個(gè)模型對(duì)白羽綠頭鴨胸肌發(fā)育的擬合度都非常高，其中Gompertz模型擬合最優(yōu)，其對(duì)應(yīng)擬合方程為：y=125.211exp[-7.926exp(-0.031x)]，其拐點(diǎn)日齡為46日齡，拐點(diǎn)質(zhì)量為66.78 g，最大日增重為2.07 g，見表4。白羽綠頭公鴨胸肌對(duì)應(yīng)3種模型的生長擬合曲線見圖2、圖5和圖8。

圖2 白羽綠頭公鴨胸肌重量Gompertz模型生長擬合曲線圖Fig.2 The Gompertz model growth fitting curve of breast muscle weight of White-feathered Mallards

圖5 白羽綠頭公鴨胸肌重量Logistic模型生長擬合曲線圖Fig.5 The Logistic model growth fitting curve of breast muscle weight of White-feathered Mallards

圖8 白羽綠頭公鴨胸肌重量Von Bertalanffy模型生長擬合曲線圖Fig.8 The growth fitting curve of the Von Bertalanffy model for breast muscle weight of White-feathered Mallards

表4 白羽綠頭公鴨胸肌3種模型生長曲線參數(shù)估計(jì)值和擬合度Table 4 The growth curve parameter estimation and fitting degree of three models of pectoralis muscles of White-feathered Mallards

白羽綠頭公鴨腿肌發(fā)育3種模型擬合分析發(fā)現(xiàn)，Logistic模型對(duì)應(yīng)擬合度量R2值最大，接下來依次為Gompertz模型和Von Bertalanffy模型，分別為0.937、0.93和0.926，3種模型的擬合優(yōu)度R2值均接近于1，說明3種模型對(duì)應(yīng)的回歸直線與腿肌觀測(cè)值擬合度高，其中Logistic模型擬合度最高，可得腿肌生長發(fā)育過程中拐點(diǎn)日齡大約為24日齡，拐點(diǎn)質(zhì)量為18.3 g，最大日增重為1.17 g，其對(duì)應(yīng)擬合方程為：y=47.194/[1+10.407exp(-0.128x)]，見表5。白羽綠頭公鴨腿肌對(duì)應(yīng)3種模型的生長擬合曲線見圖3、圖6和圖9。

圖3 白羽綠頭公鴨腿肌重量Gompertz模型生長擬合曲線圖Fig.3 The Gompertz model growth fitting curve of leg muscle weight of White-feathered Mallards

圖6 白羽綠頭公鴨腿肌重量Logistic模型生長擬合曲線圖Fig.6 The Logistic model growth fitting curve of leg muscle weight of White-feathered Mallards

圖9 白羽綠頭公鴨腿肌重量Von Bertalanffy模型生長擬合曲線圖Fig.9 The growth fitting curve of the Von Bertalanffy model for leg muscle weight of White-feathered Mallards

表5 白羽綠頭公鴨腿肌3種模型生長曲線參數(shù)估計(jì)值和擬合度Table 5 The growth curve parameter estimation and fitting degree of three models of leg muscles of White-feathered Mallards

3種模型對(duì)白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重量進(jìn)行擬合分析發(fā)現(xiàn)，Von Bertalanffy模型對(duì)應(yīng)的擬合優(yōu)度R2值最高，對(duì)應(yīng)R2值為0.992，而Gompertz和Logistic模型對(duì)應(yīng)的R2值為0.991和0.987，3種模型的R2值均接近于1，Logistic模型擬合優(yōu)度最低，最優(yōu)的擬合模型為Von Bertalanffy，其對(duì)應(yīng)擬合方程為：y=284.679[1-0.675exp(-0.012x)]3，并得到其拐點(diǎn)日齡大約為84日齡，拐點(diǎn)質(zhì)量為58.8 g，最大日增重為1.06 g，見表6。白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重對(duì)應(yīng)3種模型的生長擬合曲線見圖4、圖7和圖10。

圖4 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重量Gompertz模型生長擬合曲線圖Fig.4 The Gompertz model growth fitting curve of total breast muscle and leg muscle weight of White-feathered Mallards

圖7 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重量Logistic模型生長擬合曲線圖Fig.7 The Logistic model growth fitting curve of total breast muscle weight and leg muscle weight of White-feathered Mallards

圖10 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重量Von Bertalanffy模型生長擬合曲線圖Fig.10 The growth fitting curve of the Von Bertalanffy model for total breast muscle and leg muscle weight of the White-feathered Mallards

表6 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌總重3種模型生長曲線參數(shù)估計(jì)值和擬合度Table 6 The growth curve parameter estimation and fitting degree of three models of breast muscles and leg muscles weight of White-feathered Mallards

2.3 白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌重量及兩種肌肉總重生長速率計(jì)算

運(yùn)用白羽綠頭鴨胸肌和腿肌重及兩種肌肉總重量擬合的最優(yōu)生長發(fā)育模型公式通過求導(dǎo)預(yù)測(cè)各時(shí)期生長速率。其對(duì)應(yīng)生長速率公式分別為：

胸?。簓'=30.74exp[-7.926exp（-0.031x）-0.031x]；

腿肌：y'=62.866 938 624exp（-0.128x）/[1+10.407 exp（-0.128x）]2；

胸肌和腿肌總重量：y'=6.917 699 7[1-0.675exp（-0.012x）]2exp（-0.012x）；

表7中顯示了各日齡觀測(cè)對(duì)象（胸肌和腿肌重及兩種肌肉總重量）預(yù)測(cè)的生長速率，由8日齡胸肌和腿肌生長速率可知，腿肌的生長早于胸肌，但在35日齡左右，胸肌發(fā)育強(qiáng)度超過腿肌。胸肌發(fā)育在第70日齡生長速率達(dá)到峰值，在達(dá)到峰值后，其生長速率開始回落，由圖11可知，其生長發(fā)育速率將在250 d左右趨近于0。腿肌的生長發(fā)育速率在白羽綠頭公鴨發(fā)育初始階段就很高，但在21日齡達(dá)到峰值之后，隨著白羽綠頭公鴨日齡的增長逐漸回落。由圖12生長速率預(yù)測(cè)曲線可知，腿肌生長發(fā)育速率將在80日齡左右趨近于0。胸肌和腿肌總重量的生長速率在28日齡左右達(dá)到峰值，之后隨著日齡的增長逐漸回落。由圖13可知，其生長發(fā)育速率將在400日齡左右趨近于0。

圖13 白羽綠頭鴨胸肌和腿肌總重生長速率曲線圖Fig.13 The total weight growth rate curve of breast muscles and leg muscles of White-feathered Mallards

表7 各日齡白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌重以及兩種肌肉總重預(yù)測(cè)生長速率統(tǒng)計(jì)表Table 7 The statistical table for predicting growth rates of breast muscles leg muscles and total weight of two kinds of muscles of White-feathered Mallards

圖11 白羽綠頭公鴨胸肌生長速率變化曲線圖Fig.11 The variation curve of breast muscle growth rate of White-feathered Mallards

圖12 白羽綠頭公鴨腿肌生長速率變化曲線圖Fig.12 The variation curve of leg muscles growth rate of Whitefeathered Mallards

3 討論

本研究根據(jù)白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌各日齡重量的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析得到了胸肌、腿肌重以及兩種肌肉總重量的最優(yōu)生長發(fā)育模擬曲線及其數(shù)學(xué)表達(dá)公式，其對(duì)應(yīng)的最優(yōu)擬合模型分別為Gompertz、Logistic和Von Bertalanffy。經(jīng)過計(jì)算得到胸肌和腿肌重及兩種肌肉總重量生長發(fā)育的拐點(diǎn)日齡分別在46.06、23.6和84.35日齡，相應(yīng)最大日增重分別為2.07 g、1.17 g和1.06 g。白羽綠頭公鴨腿肌重量的拐點(diǎn)日齡早于胸肌，迅速發(fā)育階段早于胸肌，而胸肌在生長后期優(yōu)于胸肌，與北京鴨[16]、金定鴨、高郵鴨和烏嘴優(yōu)質(zhì)肉鴨[17]一致。而高郵鴨和金定鴨胸肌重量的拐點(diǎn)日齡為52日齡，腿肌重的拐點(diǎn)日齡為16日齡，白羽綠頭公鴨胸肌重量的拐點(diǎn)日齡早于高郵鴨和金定鴨，而腿肌重量的拐點(diǎn)日齡晚于金定鴨和高郵鴨[6]，由此可知白羽綠頭公鴨胸肌發(fā)育快速時(shí)期較金定鴨和高郵鴨結(jié)束較早，而腿肌快速生長期相比后者結(jié)束較晚。根據(jù)胸肌和腿肌兩種肌肉總重量的拐點(diǎn)日齡考慮，若只考慮其肉用性能，則可以選擇在84日齡左右出欄。就鴨的肉用性能而言，白羽綠頭公鴨胸肌的貢獻(xiàn)率高于腿肌，與已有研究結(jié)果一致，這是由于胸肌重的遺傳力高于腿肌重，所以胸肌的選育較容易[16-20]。

白羽綠頭公鴨胸肌以及兩種肌肉總重量生長發(fā)育擬合曲線跟觀測(cè)值的擬合程度都表現(xiàn)較好，胸肌發(fā)育擬合曲線中除73日齡胸肌重量觀測(cè)值略微偏離擬合曲線外，其他時(shí)期觀測(cè)值均與擬合曲線重疊。腿肌3種生長發(fā)育后期的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)與模擬生長曲線的擬合度相對(duì)于胸肌來說較差，通過圖3，圖6和圖9可知，從35日齡至后期腿肌質(zhì)量觀測(cè)值與擬合曲線均有些偏移，推測(cè)腿肌生長發(fā)育較胸肌來說更易受到環(huán)境的影響，腿肌相對(duì)于胸肌更易受到病菌的感染[2]，說明兩種骨骼肌發(fā)育及其免疫應(yīng)答中存在不同的主效應(yīng)調(diào)控通路，若能提高腿肌的抗應(yīng)激能力將有助于白羽綠頭鴨的穩(wěn)定生長發(fā)育。從文獻(xiàn)中可知，金定鴨和高郵鴨的胸肌和腿肌生長速率變化趨勢(shì)為隨著日齡的增長逐漸的上升，達(dá)到峰值后逐漸回落，金定鴨和高郵鴨的胸肌生長速率均在56日齡時(shí)達(dá)到峰值，而腿肌均在20日齡達(dá)到峰值，本研究中白羽綠頭公鴨胸肌、腿肌生長速率與之相比峰值出現(xiàn)相對(duì)較晚，說明白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌發(fā)育調(diào)控進(jìn)程較金定鴨和高郵鴨均緩慢，推測(cè)白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌可能受到同一內(nèi)在分子或通路調(diào)控[6]。

通過白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌生長速率比較，在腿肌與生長發(fā)育存在正相關(guān)關(guān)系的基因表達(dá)要早于胸肌，同時(shí)對(duì)骨骼肌發(fā)育存在負(fù)調(diào)控的基因的表達(dá)或正相關(guān)基因表達(dá)量下降的時(shí)期早于胸肌，說明若通過各具有不同生長速率的胸肌和腿肌轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)差異基因表達(dá)對(duì)比分析來挖掘與骨骼肌肌肉發(fā)育相關(guān)基因的方法具有可行性。

4 結(jié)論

本研究通過對(duì)白羽綠頭公鴨胸肌和腿肌生長發(fā)育規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，胸肌和腿肌重在白羽綠頭公鴨生長發(fā)育前期和后期存在極顯著性差異，且腿肌的發(fā)育早于胸肌，但是胸肌在生長發(fā)育后期生長速率高于腿肌，且胸肌的肉用性能高于腿肌，從經(jīng)濟(jì)角度考慮出欄日期應(yīng)不晚于84日齡。