动物营养学报 >

2023 , Vol. 35 >Issue 5: 3041 - 3051

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.283

研究论文

饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能、血清生殖激素指标、肠道组织形态及盲肠菌群结构的影响

  • 李倩 , 1 ,
  • 张名爱 , 1, * ,
  • 王宝维 2 ,
  • 凡文磊 1 ,
  • 孔敏 1, 2 ,
  • 汪超 3
展开
  • 1 青岛农业大学动物科技学院,青岛 266109
  • 2 青岛农业大学优质水禽研究所,青岛 266109
  • 3 重庆市畜牧科学院,重庆 402460
*张名爱,正高级实验师,E-mail:

李 倩(1996—),女,山西晋城人,硕士研究生,研究方向为动物营养与饲料。E-mail:

Copy editor: 武海龙

收稿日期: 2022-11-04

  网络出版日期: 2023-05-11

基金资助

财政部和农业农村部—国家现代农业产业技术体系资助(CARS-42-14)

鹅典型饲料营养价值评定及营养参数研究与应用(cstc2020ngzx0007)

2021年度山东省重点研发计划(2021CXGC010805)

收起

Effects of Dietary Vitamin B1 Supplemental Level on Reproductive Performance, Serum Reproductive Hormone Indices, Intestinal Tissue Morphology and Cecal Flora Structure of Breeding Geese during Laying Period

  • LI Qian , 1 ,
  • ZHANG Ming’ai , 1, * ,
  • WANG Baowei 2 ,
  • FAN Wenlei 1 ,
  • KONG Min 1, 2 ,
  • WANG Chao 3
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
  • 2 Institute of High Quality Waterfowl Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
  • 3 Chongqing Academy of Animal Sciences, Chongqing 402460, China
* senior experimenter, E-mail:

Received date: 2022-11-04

  Online published: 2023-05-11

Fold

摘要

本试验旨在研究饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能、血清生殖激素指标、肠道组织形态及盲肠菌群结构的影响。试验选用150只体况相近的34周龄五龙鹅种鹅,随机分为6组,每组5个重复,每个重复5只鹅(1公4母)。各组维生素B1添加水平分别为0(对照组)、1、2、3、4、5 mg/kg。预试期1周,正试期10周。结果表明:1)各组之间种蛋合格率、种蛋受精率、种蛋孵化率差异不显著(P>0.05)。2)各组之间血清催乳素、促黄体生成素、雌二醇、睾酮含量差异不显著(P>0.05)。2 mg/kg维生素B1组血清孕酮含量显著高于对照组和1、3、4、5 mg/kg维生素B1组(P<0.05),2、3 mg/kg维生素B1组血清促卵泡素含量显著高于对照组(P<0.05)。3)2 mg/kg维生素B1组空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度显著高于对照组和5 mg/kg维生素B1组(P<0.05)。4)2 mg/kg维生素B1组盲肠菌群的Invsimpson指数显著低于对照组(P<0.05)。在科水平上,2 mg/kg维生素B1组的盲肠弯曲杆菌科(Campylobacteraceac)、纤维单胞菌科(Cellulomonadaceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。在属水平上,2 mg/kg维生素B1组的盲肠栖粪杆菌属(Faecalibacterium)相对丰度显著高于对照组(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加维生素B1有利于提高产蛋期种鹅血清生殖激素含量,促进肠道组织发育,优化盲肠菌群结构。建议产蛋期种鹅饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg。

关键词： 维生素B1; 产蛋期; 种鹅; 血清生殖激素; 肠道组织形态; 盲肠菌群结构

本文引用格式

李倩 , 张名爱 , 王宝维 , 凡文磊 , 孔敏 , 汪超 . 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能、血清生殖激素指标、肠道组织形态及盲肠菌群结构的影响[J]. 动物营养学报, 2023 , 35(5) : 3041 -3051 . DOI: 10.12418/CJAN2023.283

Abstract

The purpose of this experiment was to study the effects of dietary vitamin B1 supplemental level on reproductive performance, serum reproductive hormone indices, intestinal tissue morphology and cecal flora structure of breeding geese during laying period. A total of 150 thirty-four-weeks-old Wulong breeding geese with similar body conditions were selected and randomly divided into 6 groups with 5 replicates in each group and 5 geese (1 male and 4 female) in each replicate. The vitamin B1 supplemental levels in 5 groups were 0 (control group), 1, 2, 3, 4 and 5 mg/kg, respectively. The pre-experimental period lasted for 1 week, and the experimental period lasted for 10 weeks. The results showed as follows: 1) there was no significant difference in the qualified rate of breeding eggs, fertilization rate of breeding eggs and hatchability rate of breeding eggs among all groups (P>0.05). 2) There was no significant difference in the contents of prolactin, luteinizing hormone, estradiol and testosterone in serum among all groups (P>0.05). The serum progesterone content of 2 mg/kg vitamin B1 group was significantly higher than that of control group and 1, 3, 4 and 5 mg/kg vitamin B1 groups (P<0.05), and the serum follicle-stimulating hormone content of 2 and 3 mg/kg vitamin B1 group was significantly higher than that of the control group (P<0.05). 3) The jejunum and ileum villus height/crypt depth of 2 mg/kg vitamin B1 group was significantly higher than that of control group and 5 mg/kg vitamin B1 group (P<0.05). 4) The cecal flora Invsimpson index of 2 mg/kg vitamin B1 group was significantly lower than that of the control group (P<0.05). At family level, the relative abundances of Campylobacteraceac, Cellulomonadaceae and Methylobacteriaceae in cecum of 2 mg/kg vitamin B1 group were significantly lower than those of the control group (P<0.05). At genus level, the relative abundance of Faecalibacterium in cecum of 2 mg/kg vitamin B1 group were significantly higher than that of the control group (P<0.05). To sum up, the addition of vitamin B1 in the diet is conducive to improving the serum reproductive hormone contents of breeding geese during laying period, promoting the development of intestinal tissue, and optimizing the cecal flora structure. Therefore, it is suggested that the supplemental level of vitamin B1 for breeding geese during laying period is 2 mg/kg.

Key words： vitamin B1; laying period; breeding geese; serum reproductive hormone; intestinal tissue morphology; cecal flora structure

维生素是一类能促进人类和动物正常发育的有机物,是维持功能所需食物的基本成分[1],可分为水溶性维生素和脂溶性维生素两大类[2]。其中,维生素B1(vitamin B1,VB1)是一种水溶性维生素,于1926年首次从米糠中分离出来[3],后被广泛应用于生物和制药领域[4],在动物的生长发育和代谢过程中发挥着重要的作用。研究表明,维生素B1缺乏会导致胆固醇合成障碍,影响神经细胞膜的完整性[5]。种鸡缺乏维生素B1会导致受精率和孵化率降低[6],家禽缺乏维生素B1严重时还将导致动物死亡[7-8]。试验证明,在饲粮中添加适宜水平的维生素B1对动物机体具有积极影响[9]。在鲟鱼体内注射适宜水平的维生素B1能提高其繁殖性能[10]。饲料中添加不同水平的维生素B1能显著提高凡纳滨对虾血清抗氧化酶活性[11]。饲粮中添加适宜水平的维生素B1能提高肉鸡的生长性能和屠宰性能[12]。王宝维等[13]研究表明,饲粮中添加适宜水平维生素B1能够促进5~15周龄鹅的肠道发育和有益菌群增殖。随着家禽行业的不断发展,鹅的养殖也越来越受到人们的重视。目前,我国对于其他畜禽饲粮中适宜维生素B1添加水平已经有报道,但由于对鹅营养的研究起步较晚,产蛋期种鹅饲粮中适宜维生素B1添加水平至今未见报道,有必要进一步开展深入研究。因此,本试验采用等梯度添加维生素B1的方法,以种鹅的繁殖性能、血清生殖激素指标、肠道组织形态及盲道菌群结构为研究内容,旨在深入探索维生素B1添加水平对种鹅生物学作用机理,筛选出维生素B1在产蛋期种鹅饲粮中的适宜添加水平,以便完善我国鹅营养需要量数据库,科学指导种鹅饲粮配制。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

选择34周龄体况相近的种鹅150只,随机分为6组,每组5个重复,每个重复5只(1公4母)。各组维生素B1添加水平分别为0(对照组)、1、2、3、4、5 mg/kg。预试期1周,正试期10周。试验鹅为五龙鹅(豁眼鹅),由青岛农业大学优质水禽研究所育种基地提供。维生素B1有效成分含量为98.0%。

1.2 试验饲粮

基础饲粮以玉米和豆粕为主要原料,参照NRC(1994)家禽营养需要量中推荐的种鹅饲粮营养水平配制。基础饲粮组成及营养水平见表1。采用荧光分光光度法[14]测得基础饲粮中维生素B1含量为2.26 mg/kg。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米Corn 60.00
豆粕Soybean meal 23.50
麸皮Bran 3.00
菊花梗粉Chrysanthemum pedicel powder 3.00
豆油Soybean oil 2.00
石粉Limestone 6.00
磷酸氢钙CaHPO4 1.50
食盐NaCl 0.30
微量元素预混料Trace elements premix1) 0.50
维生素预混料Vitamin premix1) 0.10
蛋氨酸Methionine 0.10
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
代谢能ME/(MJ/kg) 11.48
粗蛋白质CP 16.22
粗纤维CF 4.05
钙Ca 2.64
有效磷AP 0.35
赖氨酸Lys 0.67
蛋氨酸+半胱氨酸Met+Cys 0.57
色氨酸Trp 0.19
苏氨酸Thr 0.61
维生素B1 VB1/(mg/kg) 2.26

1)微量元素预混料和维生素预混料为每千克饲粮提供 The trace elements premix and vitamin premix provided the following per kg of the diet: VA 9 000 IU,VD3 2 000 IU,VE 40 mg,VK3 0.8 mg,VB2 4.0 mg,烟酰胺 nicotinic acid 30 mg,泛酸钙 pantothenate 11 mg,VB6 4.0 mg,生物素 biotin 0.2 mg,叶酸 folic acid 0.5 mg,VB12 (1%) 12 μg,Se 0.5 mg,Fe 80 mg,Mn 30 mg,Cu 4 mg,I 0.3 mg,Zn 0.3 mg。

2)维生素B1为实测值,其他营养水平为计算值。VB1 was a measured value, while the other nutrient levels were calculated values.

1.3 饲养管理

鹅舍为半开放舍,舍内温度为23~28 ℃,光照为自然光照。试验鹅采用地面平养方式,全期自由采食,自由饮水,试验前将鹅舍进行充分冲洗和严格消毒,试验期内每周消毒2次。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 繁殖性能

繁殖性能的测定与计算方法按照《家禽生产性能名词术语和度量统计方法》(NY/T 823—2004)[15]进行。

1.4.2 血清生殖激素指标

试验结束时,从6个组的每个重复随机选择1只种鹅,共30只,进行翅静脉采血,3 000 r/min离心15 min,-40 ℃保存待测,采用酶联免疫吸附法测定血清促黄体生成素(LH)、催乳素(PRL)、雌二醇(E2)、孕酮(P4)、睾酮(T)、促卵泡素(FSH)含量,试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.4.3 肠道组织形态

试验结束时,从6个组的每个重复随机选择1只种鹅,共30只,进行屠宰试验,取鹅的全部小肠,每个样品小肠各肠段中间分别取2 cm长度的组织样品,去内容物,蒸馏水清洗后固定在40%的福尔马林溶液,用于组织切片的制作。组织样品采用冲洗组织—脱水—透明—浸蜡—包埋—切片—展片—苏木精-伊红(HE)染色—封片的石蜡切片制作程序。在OLYMPUS系统显微镜40×镜下观察,LY-WN-HP SUPPER CCD软件测量十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度、隐窝深度,计算绒毛高度/隐窝深度。

1.4.4 盲肠菌群结构

试验结束时,从6个组的每个重复随机选择5只种鹅,共30只,进行屠宰试验,放血致死后迅速剖开腹腔,取出盲肠,迅速收集内容物于冻存管放入液氮保存,转移到-80 ℃冰箱中保存待测。选取2 mg/kg维生素B1组与对照组进行16S rDNA高变区/内转录间隔区(ITS)PCR扩增产物的高通量测序。对盲肠内容物进行基因组DNA提取—第1轮PCR扩增—纯化PCR产物—第2轮PCR扩增—混库—文库纯化—文库质检—上机测序。

1.5 数据处理与分析

采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan氏法多重比较,分析种鹅基础饲粮中维生素B1添加水平的影响及各组间的差异显著性。数据以平均值和均值标准误(SEM)表示。P>0.05表示差异不显著,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能的影响

由表2可知,各组之间种蛋合格率、种蛋受精率、种蛋孵化率差异不显著(P>0.05)。以上结果表明,饲粮中维生素B1添加水平对于种鹅的繁殖性能无显著影响。
表2 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能的影响

Table 2 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on reproductive performance of breeding geese during laying period %

项目
Items		 维生素B1添加水平
Vitamin B1 supplemental level/(mg/kg)		 均值
标准误
SEM		 P值P-value
维生素B1
Vitamin
B1		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0(对照
Control)		 1 2 3 4 5
种蛋合格率
Qualified rate of
breeding eggs		 99.51 99.28 97.85 98.82 97.65 98.67 0.38 0.689 0.321 0.411
种蛋受精率
Fertilization rate of
breeding eggs		 91.67 93.33 94.67 96.00 90.67 92.00 0.93 0.604 0.800 0.198
种蛋孵化率
Hatchability rate of
breeding eggs		 93.29 94.94 96.79 91.40 92.73 92.73 1.21 0.862 0.579 0.722

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 饲粮维生素B1添加水平对种鹅产蛋期血清生殖激素指标的影响

由表3可知,各组之间血清催乳素、促黄体生成素、雌二醇、睾酮含量差异不显著(P>0.05)。2 mg/kg维生素B1组血清孕酮含量显著高于对照组和1、3、4、5 mg/kg维生素B1组(P<0.05)。2、3 mg/kg维生素B1组血清促卵泡素含量显著高于对照组(P<0.05)。以上结果表明,饲粮维生素B1添加水平与种鹅血清孕酮、促卵泡素含量密切相关,且在饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg时孕酮、促卵泡素含量最高。
表3 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅血清生殖激素指标的影响

Table 3 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on serum reproductive hormone indices of breeding geese during laying period

项目
Items		 维生素B1添加水平
Vitamin B1 supplemental level/(mg/kg)		 均值
标准误
SEM		 P值P-value
维生素B1
Vitamin
B1		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0(对照
Control)		 1 2 3 4 5
催乳素PRL/(mIU/mL) 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.01 0.874 0.734 0.535
促黄体生成素
LH/(mIU/mL)		 8.94 7.92 8.49 8.97 9.54 6.43 0.36 0.155 0.306 0.179
雌二醇E2/(pg/mL) 297.85 345.68 392.32 363.91 352.00 352.78 14.79 0.642 0.403 0.182
孕酮P4/(ng/mL) 4.40b 5.12b 8.59a 3.72b 5.58b 3.39b 0.42 0.001 <0.001 0.005
睾酮T/(pg/mL) 63.26 70.12 71.48 71.46 71.60 65.56 1.29 0.261 0.539 0.020
促卵泡素FSH/(mIU/mL) 2.33b 2.89ab 3.75a 3.32a 3.08ab 2.97ab 0.12 0.026 0.171 0.004

2.3 饲粮维生素B1添加水平对种鹅肠道组织形态的影响

由表4可知,各组之间十二指肠绒毛高度、隐窝深度、绒毛高度/隐窝深度差异不显著(P>0.05)。各组之间空肠绒毛高度、隐窝深度差异不显著(P>0.05),2 mg/kg维生素B1组空肠绒毛高度/隐窝深度显著高于对照组和1、5 mg/kg维生素B1组(P<0.05)。各组之间回肠绒毛高度、隐窝深度差异不显著(P>0.05),2 mg/kg维生素B1组回肠绒毛高度/隐窝深度显著高于对照组和4、5 mg/kg维生素B1组(P<0.05)。以上结果表明,饲粮维生素B1添加水平能提高种鹅空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度,且均以饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg时效果最佳。
表4 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅肠道组织结构的影响

Table 4 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on intestinal tissue structure of breeding geese during laying period

项目
Items		 维生素B1添加水平
Vitamin B1 supplemental level/(mg/kg)		 均值
标准误
SEM		 P值P-value
维生素B1
Vitamin
B1		 线性
Linear		 二次
Quadratic
0(对照
Control)		 1 2 3 4 5
十二指肠Duodenum
绒毛高度Villus height/μm 992.24 1 015.51 1 146.52 1 064.81 891.36 940.64 28.76 0.115 0.183 0.072
隐窝深度Crypt depth/μm 143.90 133.35 125.85 126.80 129.56 137.58 2.21 0.116 0.299 0.008
绒毛高度/隐窝深度
Villus height/crypt depth		 6.93 7.61 9.10 8.43 6.89 6.87 0.28 0.056 0.501 0.009
空肠Jejunum
绒毛高度Villus height/μm 808.63 831.08 984.62 843.58 746.61 697.24 29.48 0.062 0.073 0.025
隐窝深度Crypt depth/μm 131.70 127.69 116.51 122.84 133.39 141.58 2.74 0.102 0.150 0.015
绒毛高度/隐窝深度
Villus height /crypt depth		 6.14bc 6.50bc 8.56a 6.86ab 5.60abc 4.94c 0.33 0.008 0.038 0.003
回肠Ileum
绒毛高度Villus height/μm 598.67 684.75 800.47 726.08 689.55 646.55 21.86 0.112 0.647 0.011
隐窝深度Crypt depth/μm 146.38 141.46 132.74 146.88 150.52 150.52 2.17 0.124 0.131 0.103
绒毛高度/隐窝深度
Villus height /crypt depth		 4.13b 4.85ab 6.04a 4.94ab 4.58b 4.30b 0.19 0.030 0.730 0.005
由图1、图2和图3可知,组织切片结果表明,与对照组相比,在饲粮中添加适宜水平的维生素B1,十二指肠绒毛明显变长,隐窝深度变浅;回肠绒毛明显变长,排列更加紧密;空肠绒毛明显变长,绒毛之间间距变小,排列更为紧密,肠绒毛结构更加完整;且均以饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg时效果最佳。
图1 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅十二指肠形态结构的影响

Fig.1 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on duodenum morphology of breeding geese during laying period (40×)

图2 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅回肠形态结构的影响

Fig.2 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on ileum morphology of breeding geese during laying period (40×)

图3 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅空肠形态结构的影响

Fig.3 Effects of dietary vitamin B1 supplemental level on jejunum morphology of breeding geese during laying period (40×)

2.4 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅盲肠菌群结构的影响

根据上述试验结果得出,饲粮中添加适宜水平维生素B1对于种鹅的血清生殖激素指标与肠道组织发育具有促进作用,且当添加水平为2 mg/kg时效果最佳,因此,在此结果的基础上选取2 mg/kg维生素B1组与对照组的盲肠内容物进行16S rDNA高变区/ITS的PCR扩增产物的高通量测序,确定饲粮维生素B1添加水平对于种鹅盲肠菌群结构的影响。

2.4.1 α多样性指数

由表5可知,各组的覆盖度指数均大于0.99,说明该测序结果已基本覆盖样品中的全部微生物种类。2 mg/kg维生素B1组盲肠菌群的Invsimpson指数显著低于对照组(P<0.05)。对照组与2 mg/kg维生素B1组之间盲肠菌群的Sobs指数、Chao指数、Ace指数、Shannon指数、Simpson指数无显著差异(P>0.05)。
表5 盲肠菌群α多样性

Table 5 Cecum flora α diversity

项目
Items		 维生素B1添加水平
Vitamin B1 supplemental level/(mg/kg)		 均值
标准误
SEM		 P值
P-value
0(对照Control) 2
Sobs指数Sobs index 629.0 689.4 26.25 0.26
Chao指数Chao index 686.6 739.9 23.40 0.28
Ace指数Ace index 710.9 778.4 28.63 0.26
Shannon指数Shannon index 4.35 4.16 0.62 0.14
Simpson指数Simpson index 0.03 0.05 0.01 0.11
Invsimpson指数Invsimpson index 32.31a 21.97b 2.64 0.04
覆盖度指数Coverage index 1 1 0.00 0.36

2.4.2 盲肠内容物有效操作分类单元(OTU)数目统计

对Reads在97.0%的相似性对序列进行聚类,相似度大于97%的序列将聚为同一个OTU,Venn图中不同颜色圆圈重叠的区域标注数字表示共有的OTU数目,非重叠部分为特有的OTU数目。由图4可知,2 mg/kg维生素B1组与对照组共有的OTU数目为1 008个,对照组特有的OTU数目为314个,2 mg/kg维生素B1组特有的OTU数目为218个。以上结果表明,2 mg/kg维生素B1组与对照组之间盲肠物种存在差异,在种鹅饲粮中添加维生素B1能够影响盲肠菌群物种数。
图4 OTU分布比较韦恩图

F:2 mg/kg维生素B1组 2 mg/kg vitamin B1 group;D:对照组 control group。下图同

Fig.4 Venn diagram of OTU distribution comparison

the same as below.

2.4.3 盲肠菌群高通量测序的差异分析

2.4.3.1 Metastats分析

Metastats分析通过对组间样本进行比较,在各分类水平上找出2组中具有显著差异的物种,以P<0.05作为差异显著性筛选阈值,对于组间相对丰度显著差异的物种,选择最显著的物种绘制箱体图。由图5可知,在科水平上,2 mg/kg维生素B1组的盲肠弯曲杆菌科(Campylobacteraceac)、纤维单胞菌科(Cellulomonadaceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。由图6可知,在属水平上,2 mg/kg维生素B1组的盲肠栖粪杆菌属(Faecalibacterium)相对丰度显著高于对照组(P<0.05)。以上结果表明,在种鹅饲粮中添加维生素B1能有效促进有益菌的数量,降低有害菌的数量,促进肠道发育和机体营养物质的吸收。
图5 科水平差异物种比较箱图

Campylobacteraceac:弯曲杆菌科;Cellulomonadaceae:纤维单胞菌科;Methylobacteriaceae:甲基杆菌科。

Fig.5 Comparison box diagram of differential species at family level

图6 属水平差异物种比较箱图

Campylobacter:弯曲杆菌属;Faecalibacterium:栖粪杆菌属;Microvirga:微枝形杆菌属;Oerskovia:骚动厄氏菌属。

Fig.6 Comparison box diagram of differential species at genus level

2.4.3.2 线性判别分析效应大小(LEfSe)分析

LEfSe分析是一种用于发现和解释高维度数据生物标识(基因、通路和分类单元)的分析工具,可用于2个或多个分组的比较,能够在组与组之间寻找具有统计学差异的生物标识(biomarker)。由图7可知,2 mg/kg维生素B1组的盲肠栖粪杆菌属相对丰度显著高于对照组(P<0.05),α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。以上结果表明,饲粮中添加维生素B1能有效提高种鹅盲肠有益菌的数量,降低有害菌的数量。
图7 LDA条形图

Alphaproteobacteria:α-变形菌纲;Faecalibacterium:栖粪杆菌属。

Fig.7 LDA bar chart

3 讨论

3.1 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅繁殖性能的影响

维生素B1对于动物的繁殖性能具有重要作用。研究表明,维生素B1注射液对鱼类的繁殖性能具有积极影响[16-17]。维生素B1缺乏将降低野生动物繁殖率,甚至导致死亡[18]。维生素B1缺乏还会影响田间绒鸭的繁殖性能[19]。本试验结果表明,各组之间种蛋合格率、种蛋受精率、种蛋孵化率差异不显著,与前人所研究的维生素B1对于动物的繁殖性能的结果有所差异,这可能与试验动物的种类以及饲养环境不同有关。

3.2 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅血清生殖激素指标的影响

研究表明,促黄体生成素和催乳素在鹅的卵巢发育和产卵过程中起着重要作用[20]。雌二醇是机体内生物活性最高的雌激素,其有利于促进雌禽生殖器官的发育和发情行为的产生,在动物体内发挥着重要的作用。郑嫩珠等[21]研究表明,雌二醇与产蛋率息息相关,当雌二醇含量降低时,将导致番鸭休产。而泌乳素是触发和维持就巢行为的关键激素[22]。目前关于维生素B1对生殖激素影响的研究较少。研究表明,鲟鱼体内注射不同浓度维生素B1,对雌二醇含量无显著影响[10]。本试验中,饲粮维生素B1添加水平对孕酮与促卵泡素有显著影响,且当添加水平为2 mg/kg时效果最佳。这表明饲粮中2 mg/kg维生素B1添加水平有利产蛋期种鹅生殖性能的发挥。

3.3 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅肠道组织形态的影响

肠道为动物消化吸收的主要器官,对生长发育具有重要的作用。绒毛高度影响小肠吸收面积,绒毛高度越高,越利于营养物质的吸收。隐窝深度反映细胞的生成率,,隐窝越浅,细胞成熟率越高,分泌功能越强。绒毛高度/隐窝深度则综合反映小肠的功能状态,绒毛高度/隐窝深度下降,表示消化吸收功能下降,常伴随腹泻的发生;绒毛高度/隐窝深度上升,表示消化吸收能力增强,腹泻率下降[23]。荀鹏伟[24]研究表明,维生素B1能通过提高谷氨酸循环中的关键酶γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)、消化酶糜蛋白酶和α-淀粉酶以及能量来源肌酸激酶(CK)的活性来促进卵形鲳鲹的消化吸收,促进蛋白质的合成,提高生产性能,也在一定程度上增加卵形鲳鲹幼鱼肠道微绒毛长度和微绒毛数量。王宝维等[13]研究表明,饲粮中添加维生素B1能有助于空肠肠道发育。本试验中,饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg时对种鹅空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度有显著影响,与上述研究结果一致,表明维生素B1能促进肠道的发育,从而提高种鹅营养物质的消化吸收。维生素B1可能通过提高种鹅体内的谷氨酸循环的一些相关酶的活性促进蛋白质合成,促进肠道细胞增殖,从而保护种鹅肠道结构和功能的完整性,促进种鹅肠道发育。

3.4 饲粮维生素B1添加水平对产蛋期种鹅盲肠菌群结构的影响

当肠道内有益菌和有害菌种类和数量达到平衡时,有助于平衡机体内环境,提高机体肠道功能,促进机体营养物质的吸收。目前已有研究表明,饲粮添加维生素B1可改善奶牛瘤胃微生物区系平衡,与高精料未添加组相比,添加维生素B1能显著降低奶牛的牛链球菌和乳酸杆菌的数量,提高埃氏巨型球菌的数量,但是溶纤维丁酸弧菌和反刍兽新月单胞菌的数量变化差异不显著[25]。王宝维等[13]研究也表明,饲粮中添加不同水平维生素B1显著降低5~15周龄肉鹅盲肠内容物大肠杆菌的数量,显著增加了15周龄双歧杆菌和乳酸杆菌的数量。本试验中,2 mg/kg维生素B1组盲肠菌群的Invsimpson指数显著低于对照组,通过Metastats 分析得出,2 mg/kg维生素B1组的盲肠栖粪杆菌属相对丰度显著高于对照组,弯曲杆菌科、纤维单胞菌科、甲基杆菌科相对丰度显著低于对照组。通过LEfSe分析得出,2 mg/kg组盲肠栖粪杆菌属相对丰度显著高于对照组,α-变形菌纲相对丰度显著低于对照组。与上述研究结果一致,表明饲粮中添加维生素B1对种鹅肠道菌群结构有一定影响。
普氏栖粪杆菌为肠道主要产丁酸的益生菌,有助于抑制肠道炎症,维持肠黏膜的稳定,被认为是人类健康的生物指标[26-27]。纤维单胞菌属一类革兰氏阳性的好氧或兼性厌氧菌,其中一些菌株能够产生多种纤维素酶,在纤维素降解方面显示出明显优势[28]。甲基营养菌是一类能够利用一碳化合物作为唯一碳源和能源的微生物,它们在自然界分布广泛,能够直接利用一碳化合物,将其转化成自身代谢的一碳单位,并为生物体提供能源和碳骨架[29]。而弯曲杆菌是一种致病菌,目前已发现空肠弯杆菌可引起牛和绵羊流产,火鸡的肝炎和蓝冠病,童子鸡和雏鸡坏死性肝炎,雏鸡、犊牛、仔猪的腹泻等多种疾病[30]。α-变形菌是变形菌的一种,可以通过变形菌来表征不稳定的肠道微生物群落和代谢紊乱[31]。小鼠模型中的先天性免疫失调能促使变形菌门生长,进而造成肠道出现炎症[32]。本试验结果表明,在种鹅饲粮中添加维生素B1能有效增加盲肠有益菌的数量,降低有害菌的数量,促进肠道发育和机体营养物质的消化吸收。维生素B1可能通过参与种鹅肠道黏膜免疫系统的免疫防御,从而调节种鹅肠道菌群结构,提高种鹅肠道免疫功能。

4 结论

饲粮中添加适宜水平维生素B1能够提高产蛋期种鹅的生殖激素含量,促进肠道组织发育,增加盲肠中有益菌的数量,降低有害菌的数量。在本试验条件下,建议产蛋期种鹅饲粮维生素B1添加水平为2 mg/kg。

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