维生素D3是一种家禽生长所必需的维生素,可促进钙、磷的吸收代谢,维持骨骼正常发育[1]。除此之外,其还参与多种生理功能。研究表明,维生素D3对动物的生殖、繁殖有关键作用[2],可参与调控脂肪代谢[3],以及调节机体免疫功能[4]等。在肉鸡上的研究表明,饲粮添加适宜水平的维生素D3可以提高肉鸡的生长性能[1],提高胫骨灰分含量,降低骨发育不良症状[5],并促进胸腺和脾脏等免疫器官的发育[6]。
母源营养素可通过在胚胎中的沉积转移至子代,影响后代生长发育[7-8]。本团队之前的研究表明,种鸡饲粮维生素A水平对后代黄羽肉鸡的免疫功能和肉品质均有显著作用[7]。在小鼠模型上的研究表明,孕期雌鼠饲粮添加维生素D3可提高后代的体增重[9],促进其骨骼的发育[10];Wang等[11]研究发现,对母鼠饲粮添加维生素D3可促进后代小鼠免疫系统正常发育,减轻免疫疾病模型中的损伤。目前,较少有研究关注种鸡饲粮添加维生素D3对后代肉鸡的影响。因此,本试验探究了维生素D3对黄羽肉种鸡生殖性状及其后代肉鸡生长性能、免疫器官发育、胫骨性状和肉品质的影响,旨在通过后代肉鸡的生长发育情况对黄羽肉种鸡的维生素D3营养水平提供理论指导,为黄羽肉种鸡及其后代肉鸡的健康生产提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验动物及试验饲粮本试验采用单因素随机分组设计,选用岭南黄羽肉种母鸡(快大型,46周龄)作为试验鸡。在正式试验开始前,使用未额外添加维生素D3的基础饲粮对肉种鸡进行2周饲喂,以使体内维生素D3耗竭。根据体重和产蛋率一致原则,将720只肉种鸡分为6个组,分别饲喂在基础饲粮中添加不同水平维生素D3(0、800、1 600、2 400、3 200和4 000 IU/kg)的饲粮,每组6个重复,每个重复20只鸡。正试期为8周。
参考NY/T 3645—2020《黄羽肉鸡营养需要量》[12]配制基础饲粮。黄羽肉种鸡基础饲粮组成及营养水平见表 1。
本试验在广东省农业科学院动物科学研究所动物营养与饲料研究试验场开展。试验种鸡饲养于3层阶梯式饲养笼(325 mm×450 mm×410 mm)内,每笼2只。每天08:00向肉种鸡投喂饲粮(120 g/只,颗粒料),试验鸡自由饮水,每周结束时称料1次。试验肉种鸡每天进行16 h恒定光照,自然通风。
1.3 种蛋的孵化与后代肉鸡的饲养试验鸡饲养至最后2周进行人工授精,按照种公鸡与种母鸡为1 ∶ 20的比例,每3天输精1次(30 μL/只)。连续收集试验最后6 d的种蛋,剔除畸形蛋等不合格蛋,种蛋按照种鸡分组情况分成6组进行孵化,记录雏鸡初生体重。根据体重一致原则每组选取120只出雏后的后代肉鸡开展饲养试验,每组6个重复,每个重复20只鸡(公母各占1/2)。
试验鸡饲养于封闭式鸡舍,地面平养;公母混养,自由采食和饮水。后代肉鸡基础饲粮组成及营养水平参考文献[13],饲粮中添加1 000 IU/kg维生素D3。试验期63 d。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 肉种鸡生殖性状试验结束时对肉种鸡进行称重,每重复选取2只接近平均体重的试鸡进行屠宰取样。摘取试鸡输卵管组织,使用电子天平(BSA423S,Sartorius,德国)与皮尺测量输卵管的重量及长度;取出卵巢组织,从卵泡柄处剪下卵泡,使用游标卡尺区分直径>8 mm的黄色卵泡和直径为6~8 mm的白色卵泡,计数并称重;使用游标卡尺测量直径>8 mm的黄色卵泡的直径;使用电子天平对卵巢基质进行称重。
后代肉鸡饲养期间以重复(栏)为单位,记录每天的采食量。在各试验阶段试验结束(21、42和63日龄)前1天20:00断料供水,于次日清晨以重复为单位称鸡空腹重、结料,用于计算各生长阶段(1~21日龄、22~42日龄和43~63日龄)的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。
1.4.3 后代肉鸡胴体性状在后代肉鸡21和63日龄时,每重复选取2只接近平均体重的试鸡进行屠宰取样。分离试鸡双侧腿肌、胸肌,称重。按照以下公式计算胸肌和腿肌的相对重量:
摘取1.4.3中后代肉鸡的肝脏、脾脏、胸腺与法氏囊,进行称重。器官相对重量计算参考1.4.1的公式。
1.4.5 后代肉鸡胫骨性状上述进行屠宰取样的后代肉鸡,剥离右侧胫骨,用纸巾拭干、水分,称鲜重;使用游标卡尺测量胫骨长度;使用无弹性细线绕胫骨中段3圈,测量细线长度并计算胫骨围度;胫骨样品用钳子夹碎,根据《饲料中粗灰分的测定》(GB/T 6438—2007)[14]中的方法,测量右侧胫骨粗灰分含量。
上述63日龄屠宰试鸡,取2侧胸肌,测定肉品质相关指标,测定方法和操作步骤参考文献[7]。
1.5 数据统计与分析采用SPSS 17.0软件对试验数据进行单因素方差分析,并对显著差异的处理进行后续Duncan氏法多重比较,使用多项式拟合回归分析对饲粮中维生素D3水平的线性和二次效应进行评价。统计显著性水平为P < 0.05,试验结果数据用平均值和均值标准误(SEM)表示。
2 结果与分析 2.1 饲粮维生素D3对黄羽肉种鸡生殖性状的影响由表 2可知,饲粮维生素D3添加水平显著影响黄羽肉种鸡的输卵管长度以及输卵管和卵巢基质相对重量(P < 0.05),对卵泡数量及相对重量无显著影响(P>0.05)。饲粮维生素D3添加水平对输卵管长度的影响呈二次变化(P < 0.05),当饲粮添加1 600 IU/kg维生素D3时,肉种鸡输卵管长度最长,且显著高于饲粮添加0、3 200和4 000 IU/kg维生素D3时(P < 0.05)。饲粮维生素D3添加水平对输卵管相对重量的影响呈线性和二次变化(P < 0.05),当饲粮添加1 600、3 200和4 000 IU/kg维生素D3时,肉种鸡输卵管相对重量显著高于未添加维生素D3时(P < 0.05)。饲粮维生素D3添加水平对卵巢基质相对重量的影响呈线性变化(P < 0.05),当饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,肉种鸡卵巢基质相对重量显著高于其他各添加水平(P < 0.05)。
由表 4可知,种鸡饲粮维生素D3添加水平并未显著影响后代肉鸡出生初重(P < 0.05),但对后代肉鸡1~21日龄的末重、ADG和F/G均有显著影响(P < 0.05),且呈二次变化(P < 0.05)。当种鸡饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡1~21日龄末重和ADG显著低于其他各添加水平(P < 0.05),F/G显著高于添加1 600、2 400和3 200 IU/kg维生素D3时(P < 0.05)。种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代肉鸡21~42日龄和43~63日龄生长性能无显著影响(P>0.05)。
由表 4可知,种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代黄羽肉鸡21和63日龄腿肌和胸肌相对重量无显著影响(P>0.05)。
2.4 种鸡饲粮维生素D3对后代黄羽肉鸡免疫器官相对重量的影响由表 5可知,种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响后代肉鸡1日龄肝脏和脾脏相对重量(P < 0.05),且呈二次变化(P < 0.05);显著影响后代肉鸡21日龄胸腺相对重量(P < 0.05),且呈二次变化(P < 0.05);并有影响后代肉鸡63日龄脾脏相对重量的趋势(P=0.058),且呈二次变化(P < 0.05)。当种鸡饲粮添加2 400 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡1日龄肝脏相对重量显著高于其他各添加水平(P < 0.05);当种鸡饲粮添加800 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡1日龄脾脏相对重量显著高于添加0、3 200和4 000 IU/kg维生素D3时(P < 0.05);当种鸡饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡21日龄胸腺相对重量显著低于其他各添加水平(P < 0.05)。
由表 6可知,种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响后代肉鸡1日龄胫骨长度和围度(P < 0.05),且分别呈二次和线性变化(P < 0.05);显著影响后代肉鸡21日龄胫骨重量、长度、围度和粗灰分含量(P < 0.05),且呈二次和线性变化(P < 0.05)。当种鸡饲粮添加800 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡1日龄胫骨围度显著高于其他各添加水平(P < 0.05),1日龄胫骨长度显著高于添加0、3 200和4 000 IU/kg维生素D3时(P < 0.05)。当种鸡饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡21日龄胫骨重量、长度和围度均显著低于其他各添加水平(P < 0.05);当种鸡饲粮添加800~2 400 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡21日龄胫骨粗灰分含量显著高于添加3 200和4 000 IU/kg维生素D3时(P < 0.05)。种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代肉鸡63日龄胫骨性状无显著影响(P>0.05)。
由表 7可知,种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响后代肉鸡63日龄宰后24 h的胸肌肉色黄度(b*)值、亮度(L*)值和pH(P < 0.05)。当种鸡饲粮添加800和1 600 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡宰后24 h胸肌pH显著高于添加0和4 000 IU/kg维生素D3时(P < 0.05);当饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡宰后24 h胸肌L*值显著高于添加1 600 IU/kg维生素D3时(P < 0.05);当种鸡饲粮添加2 400和4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡宰后24 h胸肌b*值显著高于添加0和3 200 IU/kg维生素D3时(P < 0.05)。
分别以种鸡输卵管长度及相对重量,1日龄后代肉鸡肝脏和脾脏相对重量、胫骨长度,1~21日龄后代肉鸡末重、ADG和F/G,21日龄后代肉鸡胸腺相对重量以及胫骨重量、长度、围度和粗灰分含量,63日龄后代肉鸡宰后24 h胸肌pH作为评价指标,根据种鸡维生素D3添加水平变化做二次曲线拟合分析,结果如表 8所示。以种鸡输卵管长度及相对重量为评价指标,黄羽肉种鸡饲粮维生素D3最适添加水平分别为2 623和3 791 IU/kg;以1日龄后代肉鸡肝脏和脾脏相对重量、胫骨长度为评价指标,黄羽肉种鸡饲粮维生素D3最适添加水平分别为2 036、1 531和1 902 IU/kg;以1~21日龄后代肉鸡末重、ADG和F/G为评价指标,黄羽肉种鸡饲粮维生素D3最适添加水平分别为1 727、1 745和2 014 IU/kg;以21日龄后代肉鸡胸腺相对重量以及胫骨重量、长度、围度和粗灰分含量为评价指标,黄羽肉种鸡饲粮维生素D3最适添加水平分别为1 719、1 574、1 405、1 017和1 232 IU/kg;以63日龄后代肉鸡宰后24 h胸肌pH为评价指标,黄羽肉种鸡饲粮维生素D3最适添加水平为1 707 IU/kg。
维生素D3参与多种生理功能。维生素D受体(VDR)在雄性睾丸、精子和雌性卵巢、子宫等生殖器官、细胞中广泛表达[15],对人类和动物的生殖途径起着关键作用[2]。研究表明,维生素D3缺乏造成雄性大鼠睾丸结构损伤,各生殖细胞数下降,精细胞的浓度、形态和运动能力均受到影响,这些变化可能与血清中生殖激素如睾酮和促性腺激素水平降低有关[16];董洪俊[17]报道,饲粮维生素D3可通过上调精子细胞色素P450 24A亚家族多肽1(CYP24A1)和VDR的基因表达水平,促进血浆睾酮等分泌,改善精液品质。关于饲粮维生素D3对雌性畜禽中生殖性状的研究较少,本试验中,饲粮维生素D3添加水平对黄羽肉种鸡的输卵管长度、输卵管与卵巢基质的相对重量有显著影响,当饲粮添加1 600 IU/kg维生素D3时,种鸡输卵管长度与相对重量显著提高。这可能与维生素D3影响雌性生殖激素的分泌有关,研究表明,维生素D3可以上调卵泡刺激素(FSH)反应性,抑制抗苗勒管激素(AMH,卵泡转化的负调节因子)分泌,从而参与调控一系列生殖过程[18]。值得注意的是,本试验中,饲粮维生素D3添加水平对肉种鸡输卵管的影响呈二次变化,意味着过高的添加水平会损害输卵管性状,这与Gorelova等[2]的研究结果一致,该研究表明维生素D3水平过高对卵母细胞的发育产生不利影响。
3.2 种鸡饲粮维生素D3对后代黄羽肉鸡生长性能的影响作为机体必不可缺的维生素,维生素D3对肉鸡的生长具有促进作用。Jiang等[1]和施传信等[19]的研究表明,适宜水平的维生素D3可以提高快大型黄羽肉鸡和罗斯(Ross)308肉鸡的ADG和ADFI。母源营养素可以通过在胚胎中的沉积转移至子代,影响后代生长发育[7]。医学研究证明,维生素D3影响生命早期的生长发育,孕妇缺乏维生素D3会导致新生儿体重较低[20];黄利华等[9]研究表明,孕期雌鼠补充维生素D3可促进后代小鼠的生长;饲粮缺乏维生素D3的孕雌鼠其胚胎中多种生长因子(血管内皮生长因子-α、胎盘生长因子和胰岛素样生长因子-2)和营养转运泵(葡萄糖转运蛋白1、钠偶联中性氨基酸转运体2和脂肪酸转运蛋白4)表达下调,这可能是种鸡饲粮维生素D3影响后代生长发育的作用机理[21]。关于种鸡饲粮维生素D3对后代肉鸡生长性能的作用研究较少。Driver等[22]研究发现,种鸡饲粮缺乏维生素D3导致Ross肉鸡后代雏鸡ADG和ADFI下降。本试验结果表明,种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代肉鸡1~21日龄末重、ADG和F/G均有显著影响。另外,本试验中,种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代肉鸡21~42日龄和43~63日龄生长性能无显著影响,后代肉鸡第63日龄末重也无显著差异。这与本课题组先前关于维生素A的研究结果[7]相似,该研究表明,种鸡营养素水平引起的黄羽肉鸡后代鸡生长性能差异可以通过后代饲粮营养素的补充来消除;彭焕伟[23]对青脚麻鸡的研究也发现,种鸡维生素营养的直接效应发生在1~21日龄阶段。
3.3 种鸡饲粮维生素D3对后代黄羽肉鸡免疫器官的影响免疫细胞表达1-α羟化酶和VDR,所以维生素D3还是一种重要的免疫调节剂[24],在调节机体免疫功能和增强传染病抗性方面具有重要意义[4]。研究表明,饲粮维生素D3显著影响5~8周龄爱拔益加(AA)肉鸡的胸腺和脾脏指数[6],显著影响1~6周龄丝毛乌骨鸡脾脏和法氏囊的相对重量[25]。作为鸡的免疫器官,在正常情况下肝脏、胸腺、脾脏和法氏囊的相对重量代表着免疫器官的发育状况[26],以上研究说明饲粮维生素D3对肉鸡的免疫功能有着重要影响。此前未有研究关注种鸡饲粮维生素D3对后代肉鸡免疫器官的作用。本研究结果发现,种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响后代肉鸡1日龄肝脏和脾脏相对重量以及21日龄胸腺相对重量。在仔鼠模型中,孕期补充维生素D3可以提高后代仔鼠血清中免疫球蛋白A含量,提高CD4+/CD8+ T淋巴细胞比例,增强子代的细胞免疫[27]。母源维生素D3对后代免疫功能的调节作用与VDR有密切关系,该受体在免疫细胞生长分化和免疫调节等方面起重要作用。王志会等[28]研究证明,补充母源维生素D3可以增强仔鼠胸腺中VDR蛋白表达量;在双酚A诱导母鼠造成的仔鼠免疫疾病模型中,对母鼠补充维生素D3可以通过调节VDR依赖的转录因子和细胞因子来减轻免疫系统副作用,促进后代免疫系统正常发育[11]。值得注意的是,本研究中,当种鸡饲粮添加4 000 IU/kg维生素D3时,后代肉鸡21日龄胸腺相对重量显著低于其他各添加水平;同样地,陈凌燕等[29]报道,过量补充母源维生素D3可能加重哮喘模型仔鼠的肺部炎症浸润等气道炎症反应。以上结果提示,母源补充营养素应注意优化剂量选择。
3.4 种鸡饲粮维生素D3对后代黄羽肉鸡胫骨性状的影响维生素D3对家禽来说最基本的功能是促进肠道对钙、磷的吸收代谢,从而促进骨骼正常发育[30-31]。本试验结果表明,种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响后代肉鸡1日龄胫骨长度和围度以及21日龄胫骨重量、长度、围度和粗灰分含量。这与先前的研究结果[5, 22]一致,适宜水平的种鸡饲粮维生素D3可以提高Ross肉鸡后代雏鸡胫骨灰分含量,降低钙佝偻病发生率及胫骨软骨发育不良的发病率和程度。对上述作用机理进行分析,母源维生素D3缺乏会影响后代血钙含量,从而影响后代骨骼骨化,这与母体VDR基因多态性和后代VDR基因及蛋白的表达有关[32]。在仔鼠上的研究表明,母源维生素D3缺乏可导致后代股骨中VDR基因表达水平下降[33-34],从而下调靶基因如骨形态发生蛋白-2、核结合因子α1(编码成骨细胞特异性转录因子)和骨基质酸性蛋白1等的水平[10],影响后代骨骼的发育。另外,维生素D3能直接作用于成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞,通过调节其增殖分化直接参与到骨形成和骨吸收过程中[35]。李赛慧[36]报道,维生素D3可以直接于鸡胚原代成骨细胞,促进其增殖与分化,这可能从另一方面解释了种鸡饲粮维生素D3对后代肉鸡骨骼发育的作用机制,即维生素D3通过胚胎沉积,作用于后代胚胎成骨相关细胞,从而发挥调控骨骼生长发育的作用。
3.5 种鸡饲粮维生素D3对后代黄羽肉鸡肉品质的影响研究表明,饲粮添加维生素D3对鸡肉[1]、猪肉[37]和牛肉[38]的肉品质均具有改善作用。在本试验中,种鸡饲粮维生素D3添加水平对后代肉鸡63日龄宰后24 h胸肌L*值和pH有显著影响。同样地,Wilborn等[37]和Wiegand等[39]研究发现饲粮中添加维生素D3可以降低育肥猪腰背肌肉的L*值,改善肉色。维生素D3改善肉品质可能通过以下2种作用机理:1)适宜的维生素D3可以减少肌肉中丙二醛含量,提高抗氧化酶的活性,提高机体抗氧化能力,从而改善肉色[38, 40];2)此前研究表明,种鸡饲粮添加维生素D3可以提高黄羽肉鸡后代肉鸡血浆中钙的含量[13],而肌肉中游离钙的增加可间接增强肌肉钙依赖性蛋白酶的活性,从而影响肌肉纤维的形态结构[38],进而影响肉品质。
综上所述,VDR广泛存在于在肉鸡多种器官中,无论在调控种鸡生殖性状,还是后代肉鸡的免疫系统、胫骨性状方面都发挥着巨大作用。而种鸡饲粮维生素D3是否以及如何调控VDR,以及作用于下游靶蛋白进而影响后代肉鸡性状的机理仍需深入研究。
4 结论种鸡饲粮维生素D3添加水平显著影响黄羽肉种鸡生殖性状以及后代肉鸡的生长性能(生长初期)、免疫器官发育、胫骨性状和肉品质。综合试验观测与回归分析,种鸡饲粮添加1 600~2 000 IU/kg维生素D3后代肉鸡即可获得较优的生长性能,但若要获得黄羽肉种鸡最优生殖性状,饲粮维生素D3添加水平需为2 600~3 800 IU/kg。
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