动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (4): 1743-1753    PDF    
低钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能、胫骨指标和钙磷代谢的影响
范秋丽, 蒋守群, 苟钟勇, 李龙, 林厦菁, 王一冰     
广东省农业科学院动物科学研究所, 畜禽育种国家重点实验室, 农业部华南动物营养与饲料重点实验室, 广东省动物育种与营养公共实验室, 广东省畜禽育种与营养研究重点实验室, 广州 510640
摘要: 本试验旨在研究低钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能、胫骨指标和钙磷代谢的影响。试验选用1 080只1日龄岭南黄羽肉公雏,随机分为6个组,每组6个重复,每个重复30只。正对照组(PC组)饲喂基础饲粮,正常添加磷酸氢钙;中钙、磷水平饲粮组(MP组)磷酸氢钙添加量降低50%,MP+2000、MP+4000组分别在MP组基础上添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶;低钙、磷水平饲粮组(LP组)不添加磷酸氢钙,LP+2000、LP+4000组分别在LP组基础上添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶。各组钙磷比保持在1.4:1.0。试验期42 d。结果表明:1)各植酸酶添加组体重、平均日增重、平均日采食量显著高于MP组(P < 0.05),且MP+4000、LP+4000组显著高于PC组(P < 0.05)。2)MP+2000、MP+4000组胫骨骨密度显著高于MP组(P < 0.05);各植酸酶添加组胫骨脱脂脱水重显著高于MP组(P < 0.05),LP+4000、MP+2000、MP+4000组显著高于PC组(P < 0.05);LP+2000、LP+4000组胫骨灰分含量显著低于MP、PC组(P < 0.05);LP+2000组胫骨磷、钙含量显著低于MP、PC组(P < 0.05)。3)各植酸酶添加组血清碱性磷酸酶活性显著低于MP组(P < 0.05)。4)MP+4000组肾脏成纤维生长因子受体1(Fgfr1)的表达量显著高于MP、PC组(P < 0.05)。5)LP+4000组粪钙含量显著低于MP组(P < 0.05),LP+2000、LP+4000组显著低于PC组(P < 0.05);LP+2000、LP+4000组粪磷含量显著低于MP组(P < 0.05),MP+4000、LP+2000、LP+4000组显著低于PC组(P < 0.05);LP+4000组钙代谢率显著高于PC组(P < 0.05)。综上,低钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶可提高1~42日龄黄羽肉鸡生长性能,提高胫骨脱水脱脂重,降低血清碱性磷酸酶活性。中钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶可提高胫骨密度,上调肾脏Fgfr1基因的表达。仅考虑生长性能、血清生化指标、胫骨指标及钙磷代谢指标,1~42日龄岭南黄羽肉鸡玉米-豆粕型饲粮中添加高剂量植酸酶可以部分或者完全代替磷酸氢钙。
关键词: 植酸酶     生长性能     胫骨指标     钙磷代谢     黄羽肉鸡    
Effects of Low Calcium and Phosphorus Diet Supplemented with High Dose Phytase on Growth Performance, Tibia Indexes and Calcium and Phosphorus Metabolism of Yellow-Feathered Chickens Aged from 1 to 42 Days
FAN Qiuli, JIANG Shouqun, GOU Zhongyong, LI Long, LIN Xiajing, WANG Yibing     
State Key Laboratory of Livestock and Poultry Breeding, Ministry of Agriculture Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science in South China, Guangdong Public Laboratory of Animal Breeding and Nutrition, Guangdong Key Laboratory of Animal Breeding and Nutrition, Institute of Animal Science, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China
Abstract: The aim of this experiment was to study the effects of low calcium and phosphorus diet supplemented with high dose phytase on growth performance, tibia indexes and calcium and phosphorus metabolism of yellow-feathered chickens aged from 1 to 42 days. One thousand and eighty 1-day-old Lingnan yellow-feathered male chickens were randomly assigned to six groups with six replicates per group and 30 chickens per replicate. Chickens in the positive control group (PC group) fed a basal diet with normal dicalcium phosphate supplementation; chickens in medium calcium and phosphorus levels diet group (MP group) reduced by 50% dicalcium phosphate supplementation, chickens in MP+2000 and MP+4000 groups were supplemented with 2 000 and 4 000 FTU/kg phytase based on MP group, respectively; chickens in low calcium and phosphorus levels diet group (LP group) did not supplement with dicalcium phosphate, chickens in LP+2000 and LP+4000 groups were supplemented with 2 000 and 4 000 FTU/kg phytase based on LP group, respectively. The ratio of calcium to phosphorus remained at 1.4:1.0 in each group. The experiment lasted for 42 days. The results showed as follows:1) the body weight, average daily gain and average daily feed intake of phytase supplementation groups were significantly higher than those of MP group (P < 0.05), and those of MP+4000 and LP+4000 groups were significantly higher than those of PC group (P < 0.05). 2) The tibia bone density of MP+2000 and MP+4000 groups was significantly higher than that of MP group (P < 0.05); the dehydrated and degreased weight of tibia of phytase supplementation groups was significantly higher than that of MP group (P < 0.05), and that of LP+4000, MP+2000 and MP+4000 groups was significantly higher than that of PC group (P < 0.05); the tibia ash content of LP+2000 and LP+4000 groups was significantly lower than that of MP and PC groups (P < 0.05); the tibia phosphorus and calcium contents of LP+2000 group were significantly lower than those of MP and PC groups (P < 0.05). 3) The serum alkaline phosphatase activity of phytase supplementation groups was significantly lower than that of MP group (P < 0.05). 4) The expression of fibroblast growth factor receptor 1 (Fgfr1) in kidney of MP+4000 group was significantly higher than that of MP and PC groups (P < 0.05). 5) The fecal calcium content of LP+4000 group was significantly lower than that of MP group (P < 0.05), and that of LP+2000 and LP+4000 groups was significantly lower than that of PC group (P < 0.05); the fecal phosphorus content of LP+2000 and LP+4000 groups was significantly lower than that of MP group (P < 0.05), and that of MP+4000, LP+2000 and LP+4000 groups was significantly lower than that of PC group (P < 0.05); the calcium metabolism rate of LP+4000 group was significantly higher than that of PC group (P < 0.05). In conclusion, low calcium and phosphorus diet supplemented with high dose phytase can improve the growth performance of yellow feathered chickens aged from 1 to 42 days, increased the dehydrated and degreased weight of tibia, reduce the serum alkaline phosphatase activity. Medium calcium and phosphorus diet supplemented with high dose phytase can improve tibia bone density, and up-regulate the expression of Fgfr1 gene in kidney. Only considering the growth performance, serum biochemical indexes, tibia indexes and calcium and phosphorus metabolism index, high dose phytase can be used to partially or completely replace the dicalcium phosphate in the corn-soybean meal of Lingnan yellow feathered chickens aged from 1 to 42 days.
Key words: phytase     growth performance     tibia index     calcium and phosphorus metabolism     yellow-feathered chickens    

畜禽体内大部分钙、磷参与骨骼和牙齿的构成,其余则维持正常的生理功能[1]。饲粮中钙、磷主要来自磷酸氢钙及植物原料[2-3]。玉米-豆粕型饲粮中60%~90%的磷以植酸磷形式存在[4],因单胃动物体内缺乏分解植酸磷的植酸酶,仅能利用10%~30%的磷[5],造成资源浪费和环境污染。植酸酶可水解植酸磷,解除抗营养作用,产生能被机体利用的磷和微量矿物质[6-8],从而改善生长性能,提高矿物元素沉积[9-13]。一般在畜禽饲粮中添加500 FTU/kg植酸酶[14]。研究表明,超量添加植酸酶(4倍甚至更多)可充分降解植酸,获得更好的生长性能[15]。但植酸酶的超量添加并非无限制,韩进诚等[16]研究表明,植酸酶添加水平为4 000 FTU/kg时,生长性能及其他生理指标最佳,植酸酶添加水平超出4 000 FTU/kg后并无显著差异。目前,关于黄羽肉鸡饲粮植酸酶超量添加的研究较少。因此,本试验选用黄羽肉鸡,研究低钙、磷水平饲粮添加高剂量(2 000、4 000 FTU/kg)植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能、胫骨指标和钙磷代谢的影响,以期为黄羽肉鸡饲粮中植酸酶的科学利用提供理论参考。

1 材料与方法 1.1 试验设计

试验在广东省农业科学院动物科学研究所试验场进行,采用单因子随机设计,选用初始体重为35.83 g、健康状况良好的1日龄岭南黄羽肉公雏1 080只,根据体重一致原则随机分为6个组,每组6个重复,每个重复30只。

1.2 试验饲粮

试验采用玉米-豆粕型基础饲粮,根据《中国饲料成分及营养价值表(2004年第15版)》,并参考我国《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)试验饲粮,试验饲粮组成及营养水平见表 1。各组饲粮除钙、磷含量外其他营养水平保持一致。正对照组(PC组)饲喂基础饲粮,正常添加磷酸氢钙;中钙、磷水平饲粮组(MP组)磷酸氢钙添加量降低50%,MP+2000、MP+4000组分别在MP组基础上添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶;低钙、磷水平饲粮组(LP组)不添加磷酸氢钙,LP+2000、LP+4000组分别在LP组基础上添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶。各组钙磷比保持在1.4 : 1.0。配制饲粮时,植酸酶按照不同添加水平等重量替代预混料的载体玉米芯粉。试验用耐热植酸酶由挑战集团提供,植酸酶为颗粒性,活性为10 000 FTU/kg,制粒后留存率大于40%。

表 1 试验饲粮组成及营养水平(饲喂基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (as-fed basis)
1.3 饲养管理

试验鸡地面平养,自由采食颗粒料及饮水,常规饲养和免疫。

1.4 样品的采集与制备

试验结束,每重复选取接近平均体重的2只鸡称重,翅静脉采血5 mL,室温静置1 h,离心(3 500 r/min,10 min)制备血清,-20 ℃保存备测血清生化指标。采血后试验鸡颈部放血屠宰,剖取肾脏装于1.5 mL离心管,做好标记后立即置于液氮中,待样品采集完后转移至-80 ℃冰箱保存,备测钙磷代谢关键基因表达量。取两侧胫骨,去除表面肌肉筋膜组织并编号,右侧胫骨于采样当天测胫骨断裂强度,左侧胫骨置于-20 ℃保存,备测其他指标。

1.5 指标测定与方法 1.5.1 生长性能

试验开始和结束前1天22:00断料供水,次日08:00以重复为单位准确称试验鸡体重,统计耗料量,计算平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)、料重比(F/G)。试验全期每日观察鸡只健康状况和精神状态,出现死鸡,立即称重并计算耗料量,以消除死鸡对试验结果的影响。

1.5.2 胫骨指标

右侧胫骨采用嫩度仪(INSTRON-441型,Instron公司,美国)测定胫骨断裂强度。左侧胫骨外送暨南大学附属第一医院核医学科测定胫骨密度。测定骨密度后的胫骨高温蒸煮6 min后剥离所有软组织,105 ℃烘干24 h脱水后用纯度为99.5%的乙醚浸泡96 h,65 ℃烘干4 h至恒重,称重,胫骨粉碎过40目筛,混匀550 ℃马弗炉中灰化24 h,称重计算灰分含量。灰分含量测定参照GB/T 6438—1992的方法,灰分中钙含量测定采用乙二胺四乙酸(EDTA)直接容量法(GB/T 6436—1992),灰分中磷含量测定采用钒钼酸铵法(GB/T 6437—1992)。

1.5.3 血清生化指标

血清钙、磷含量和碱性磷酸酶(AKP)活性的测定在多功能酶标仪(Spectra Max M-5,Molecular Devices公司,美国)上进行,试剂盒由南京建成生物工程研究所提供,检测方法和结果计算按说明书进行。

1.5.4 钙磷代谢关键基因表达

在80 mg肾脏样品中加入1 mL Trizol试剂(TaKaRa,日本)提取总RNA。依照试剂盒(TaKaRa,日本)说明书将提取的RNA(1 μg)反转录为cDNA。根据GenBank中鸡的基因序列,使用Primer Premier 3.0设计引物(表 2)。荧光定量PCR反应体系(20 μL):2 μL cDNA,10 μL SYBR Green 2×Mix,上、下游引物各1 μL(100 nmol/L),6 μL ddH2O。反应条件:95 ℃预变性3 min;95 ℃变性15 s,退火30 s,72 ℃延伸30 s,40个循环。以β-肌动蛋白(β-actin)作为实时荧光定量PCR的内参基因。采用2-ΔΔCt法计算目的基因表达量。

表 2 实时定量PCR引物序列 Table 2 Primer sequences for real-time qPCR
1.5.5 粪钙、磷含量及代谢率

42日龄时,每个组选取6只接近平均体重的鸡转移到代谢笼,单笼饲养。采用全收粪法进行代谢试验,预饲5 d后禁食排空48 h,待适应后进入正试期。代谢笼下放置集粪盘,每只鸡单独收粪,将其中混有的皮屑和羽毛用镊子夹出,其余收集于装有适量10%盐酸的自封袋内,-20 ℃保存。连续收集4 d,准确记录正试期每只鸡采食量和排泄量。试验结束,将每只鸡4 d的粪样混匀,65 ℃烘干至恒重,置室温下回潮24 h后粉碎过40目筛并编号,测定其中钙、磷含量,测定方法同胫骨灰分中钙、磷含量的测定。利用以下公式计算钙、磷代谢率:

1.6 数据统计分析

试验数据采用SPSS 17.0软件中的ANOVA过程进行单因子方差分析,当处理效应差异显著时进行Duncan氏法多重比较。P < 0.05表示差异显著,0.05≤P < 0.10表示有趋势。试验数据均以平均值±标准误(mean±SE)表示。

2 结果 2.1 植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能的影响

表 3可知,与PC组相比,MP组体重、ADG、ADFI降低(P>0.05);与MP组相比,各植酸酶添加组体重、ADG、ADFI显著提高(P < 0.05),同时MP+4000、LP+4000组显著高于PC组(P < 0.05)。

表 3 植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能的影响 Table 3 Effects of phytase on growth performance of yellow-feathered chickens aged from 1 to 42 days
2.2 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡胫骨指标的影响

表 4可知,与PC组相比,MP组胫骨骨密度显著降低(P < 0.05);与MP组相比,MP+2000、MP+4000组胫骨骨密度显著升高(P < 0.05)。与PC组相比,MP组胫骨脱水脱脂重显著降低(P < 0.05);与MP组相比,各植酸酶添加组胫骨脱水脱脂重显著升高(P < 0.05),除LP+2000组外,其他各组显著高于PC组(P < 0.05)。与PC和MP组相比,LP+2000、LP+4000组胫骨灰分含量显著降低(P < 0.05)。与PC组相比,MP组胫骨磷、钙含量降低(P>0.05);与MP和PC组相比,LP+2000组胫骨磷、钙含量显著降低(P < 0.05)。

表 4 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡胫骨指标的影响 Table 4 Effects of phytase on tibia indexes of yellow-feathered chickens at 42 days of age
2.3 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡血清生化指标的影响

表 5可知,与PC组相比,MP组血清AKP活性显著升高(P < 0.05);与MP组相比,各植酸酶添加组血清AKP活性显著降低(P < 0.05),但与PC组相比差异不显著(P>0.05)。

表 5 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡血清生化指标的影响 Table 5 Effects of phytase on serum biochemical indexes of yellow-feathered chickens at 42 days of age
2.4 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡钙磷代谢关键基因表达的影响

表 6可知,与MP和PC组相比,MP+4000、LP+4000组肾脏克洛索蛋白(Klotho)表达量有上升的趋势(P=0.092)。与PC组相比,MP组肾脏成纤维生长因子受体1(Fgfr1)表达量上升(P>0.05);与MP和PC组相比,MP+4000组肾脏Fgfr1表达量显著上升(P < 0.05)。

表 6 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡钙磷代谢关键基因表达的影响 Table 6 Effects of phytase on the expression of key genes of calcium and phosphorus metabolism of yellow-feathered chickens at 42 days of age
2.5 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡粪钙、磷含量及代谢率的影响

表 7可知,与PC组相比,MP组粪钙含量降低(P>0.05);与MP组相比,LP+4000组粪钙含量显著降低(P < 0.05),同时显著低于PC组(P < 0.05)。与PC组相比,MP组粪磷含量降低(P>0.05);与MP组相比,LP+2000、LP+4000组粪磷含量显著降低(P < 0.05);且MP+4000、LP+2000、LP+4000组显著低于PC组(P < 0.05)。与PC组相比,MP组钙代谢率显著升高(P < 0.05);与MP组相比,MP+4000组钙代谢率显著降低(P < 0.05);LP+4000组钙代谢率显著高于PC组(P < 0.05)。与MP和PC组相比,LP+4000组磷代谢率有升高的趋势(P=0.067)。

表 7 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡粪钙、磷含量及代谢率的影响 Table 7 Effects of phytase on contents and metabolic rates of calcium and phosphorus in faeces of yellow-feathered chickens at 42 days of age
3 讨论 3.1 植酸酶对1~42日龄黄羽肉鸡生长性能的影响

单胃动物不能有效地利用植物性饲料中的植酸磷,需额外添加无机磷,造成磷资源的浪费和成本增加[17]。植酸酶水解植酸,产生肌醇和正磷酸,解除抗营养作用,释放氨基酸、消化酶、脂肪酸等,促进动物对营养物质吸收,改善生长性能[18]。研究表明,饲粮中钙、磷水平降低会影响肉鸡生长性能[19-20],饲粮添加植酸酶可提高生长性能,且添加量越高效果越明显[21-22]。本试验表明,饲粮钙、磷水平降低,试验鸡体重、ADG、ADFI降低,但与正常钙、磷水平组相比,差异不显著,可能是钙、磷水平的减少不足以影响试验鸡生长性能[23]。饲粮添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶均可提高体重、ADG、ADFI,且4 000 FTU/kg添加组效果优于2 000 FTU/kg添加组,说明低钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶可提高1~42日龄黄羽肉鸡生长性能。

3.2 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡胫骨指标的影响

骨折断力、骨灰分、骨密度、骨重量都是衡量骨骼矿化的常用指标,可反映出饲粮中矿物质,特别是钙、磷的平衡情况[24-25]。研究表明,钙、磷缺乏会导致结构性骨被吸收,引起骨质疏松[26],低钙、磷水平饲粮添加植酸酶可提高骨密度和脱水脱脂重[27-28]。本试验结果表明,低钙、磷水平饲粮显著降低了胫骨骨密度、脱水脱脂重,MP+2000、MP+4000组胫骨骨密度显著升高,各植酸酶添加组胫骨脱脂脱水重显著升高,且4 000 FTU/kg添加组效果优于2 000 FTU/kg添加组和PC组,但植酸酶完全替代磷酸氢钙对胫骨骨密度无显著影响,可能植酸酶的添加只是缓解了软骨细胞增生引起的骨密度降低,并未完全消除[29]。研究表明,机体摄入钙、磷不足时会动员骨组织中钙、磷,导致骨中钙、磷、灰分含量降低[30],添加植酸酶可提高胫骨灰分、钙、磷含量[31-32]。本试验表明,低钙、磷水平饲粮降低了胫骨灰分、磷、钙含量,MP+2000、MP+4000组胫骨灰分、钙、磷含量提高;但LP+2000、LP+4000组胫骨灰分、钙、磷含量降低,可能无磷酸氢钙添加时胫骨灰分、钙、磷含量降低严重,添加植酸酶也无法弥补[33]

3.3 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡血清生化指标的影响

AKP是畜禽对磷需要的敏感指标[34]。研究表明,饲粮磷水平降低,血清AKP活性升高[35],饲粮添加植酸酶可降低血清AKP活性[36]。本试验结果表明,降低饲粮钙、磷水平,血清AKP活性显著增加,饲粮添加2 000、4 000 FTU/kg植酸酶可显著降低血清AKP活性。也有研究表明,植酸酶添加水平越高,血清AKP活性降低越明显[37],本试验中,4 000 FTU/kg添加组与2 000 FTU/kg添加组相比血清AKP活性有所降低,但差异不显著,与本试验胫骨磷含量的研究结果相一致。

3.4 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡钙磷代谢关键基因表达的影响

肾脏作为机体钙、磷吸收最主要的器官之一,在调节钙磷平衡方面起到了尤为重要的作用[38]。成纤维生长因子23(Fgf23)可远距离作用于肾脏,通过Fgf23-Klotho-Fgfr1复合体抑制肾小管上皮细胞中Ⅱ型钠离子依靠磷转运载体a(NaPi-Ⅱa)的表达来调节血磷平衡[39]。研究表明,血磷增加超过机体所需量时,肾脏中Fgfr1表达量增多,肾脏对磷的重吸收减少[40]。本试验结果表明,MP+4000组肾脏Fgfr1基因的表达显著上调,降低了肾脏对磷的重吸收,维持机体磷平衡。

3.5 植酸酶对42日龄黄羽肉鸡粪钙、磷含量及代谢率的影响

研究表明,饲粮中添加植酸酶能有效地提高钙、磷利用率,降低磷排泄量[41-42]。本试验表明,与PC组相比,LP+2000、LP+4000组粪钙、磷含量显著降低,且效果优于MP+2000、MP+4000组;LP+4000组钙、磷代谢率提高,且效果优于MP+2000、MP+4000组。这说明高剂量植酸酶完全替代磷酸氢钙可提高钙、磷代谢率,减少钙、磷排放,且饲粮钙、磷水平越低,植酸酶发挥作用的效果越显著[43]

4 结论

① 低钙、磷水平饲粮添加高剂量植酸酶可提高1~42日龄黄羽肉鸡生长性能,提高胫骨脱水脱脂重,降低血清AKP活性。

② 中钙、磷水平饲粮添加植酸酶可提高胫骨骨密度,上调肾脏Fgfr1基因的表达。

② 仅考虑生长性能、血清生化指标、胫骨指标及钙磷代谢指标,1~42日龄岭南黄羽肉鸡玉米-豆粕型饲粮中添加高剂量植酸酶可以部分或者完全代替磷酸氢钙。

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