动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 7: 4651 - 4661

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.380

研究论文

乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数和微生物多样性的影响

  • 赵林波 , 1, 2 ,
  • 杨振祥 1, 2 ,
  • 刘艳丰 , 1, 2, * ,
  • 李林贵 1, 2 ,
  • 杨会国 3 ,
  • 成艳芬 4 ,
  • 王文奇 , 1, 2, *
展开
  • 1 新疆维吾尔自治区畜牧科学院饲料研究所,乌鲁木齐 830011
  • 2 新疆草食家畜饲料生物技术重点实验室,乌鲁木齐 830011
  • 3 新疆维吾尔自治区畜牧科学院畜牧研究所,乌鲁木齐 830011
  • 4 南京农业大学动物科技学院,南京 210095
* 刘艳丰,研究员,硕士生导师,E-mail: ;
王文奇,研究员,硕士生导师,E-mail:

赵林波(1995—),男,贵州遵义人,助理研究员,硕士,从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:

Copy editor: 菅景颖

收稿日期: 2024-11-17

  网络出版日期: 2025-07-12

基金资助

新疆维吾尔自治区重点研发项目(2022B02029)

财政部和农业农村部-国家现代农业产业技术体系资助(CARS-38)

自治区三农骨干人才培养项目(2023SNGGGCC017)

收起

Effects of Calcium Lactate on Serum Antioxidant Indicators, Nutrient Apparent Digestibility, Rumen Fermentation Parameters and Microbial Diversity of Ewes during Mid to Late Pregnancy

  • ZHAO Linbo , 1, 2 ,
  • YANG Zhenxiang 1, 2 ,
  • LIU Yanfeng , 1, 2, * ,
  • LI Lingui 1, 2 ,
  • YANG Huiguo 3 ,
  • CHENG Yanfen 4 ,
  • WANG Wenqi , 1, 2, *
Expand
  • 1 Feed Research Institute, Xinjiang Uygur Autonomous Region Academy of Animal Science, Urumqi 830011, China
  • 2 Xinjiang Key Laboratory of Herbivorous Livestock Feed Biotechnology, Urumqi 830011, China
  • 3 Livestock Research Institute, Xinjiang Uygur Autonomous Region Academy of Animal Science, Urumqi 830011, China
  • 4 College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
* LIU Yanfeng, professor, E-mail: ;
WANG Wenqi, professor, E-mail:

Received date: 2024-11-17

  Online published: 2025-07-12

Fold

摘要

本试验旨在研究妊娠中后期母羊饲粮中添加乳酸钙对其血清抗氧化指标、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数和微生物多样性的影响。选取体重[(51.57±2.38) kg]相近的妊娠60 d且怀有3只羔羊的健康湖羊24只,随机分为2组,即对照组(CK组)和乳酸钙组(CL组),每组4个重复,每个重复3只。试验从妊娠第60天开始,持续到产后第20天。在妊娠第91~120天,CK组饲喂不含乳酸钙的常规基础饲粮,CL组饲喂添加0.44%乳酸钙的试验饲粮,其他时间2组均饲喂常规基础饲粮。结果显示:1)与CK组相比,CL组母羊妊娠第120天血清总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活性显著增加(P<0.05),血清谷胱甘肽过氧化物酶活性极显著增加(P<0.01),血清丙二醛含量显著降低(P<0.05)。2)与CK组相比,CL组钙、磷、粗蛋白质和中性洗涤纤维表观消化率显著增加(P<0.05)。3)与CK组相比,CL组母羊妊娠第120天瘤胃液pH、氨态氮含量和乙酸/丙酸值显著降低(P<0.05),微生物蛋白、乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸含量显著增加(P<0.05)。4)与CK组相比,CL组瘤胃细菌的Chao1和Shannon指数显著增加(P<0.05),髌骨细菌门、纤维杆菌门、理研菌科RC9肠道群、未分类F082、假丝酵母菌属和普雷沃氏菌科UCG-001相对丰度显著增加(P<0.05),未分类梭菌纲UCG-014相对丰度极显著增加(P<0.01)。综上所述,妊娠中后期补饲乳酸钙提高了母羊的抗氧化能力和瘤胃对氨态氮的利用能力,增加了钙、磷、粗蛋白质和中性洗涤纤维表观消化率,促进瘤胃中挥发性脂肪酸和微生物蛋白的合成,这些改变可能与乳酸钙改善了妊娠中后期母羊瘤胃发酵模式和增加某些微生物的相对丰度有关。

关键词： 乳酸钙; 湖羊; 母羊; 妊娠中后期; 表观消化率; 瘤胃发酵参数; 微生物多样性

本文引用格式

赵林波 , 杨振祥 , 刘艳丰 , 李林贵 , 杨会国 , 成艳芬 , 王文奇 . 乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数和微生物多样性的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(7) : 4651 -4661 . DOI: 10.12418/CJAN2025.380

Abstract

The aim of this experiment was to investigate the effects of adding calcium lactate to the diet of ewes during mid to late pregnancy on their serum antioxidant indicators, nutrient apparent digestibility, rumen fermentation parameters and microbial diversity. Twenty-four healthy Hu sheep with similar body weight [(51.57±2.38) kg] at 60 days of pregnancy and carrying three lambs were randomly divided into two groups: the control group (CK group) and the calcium lactate group (CL group), with four replicates in each group and three lambs in each replicate. The experiment started from the 60th day of pregnancy and lasted until the 20th day postpartum. On days 91 to 120 of pregnancy, the CK group was fed with a regular basal diet without calcium lactate, while the experimental group was fed with an experimental diet supplemented with 0.44% calcium lactate, and both groups were fed with a regular diet at other time. The results showed as follows: 1) compared with the CK group, the CL group showed a significant increase in serum total antioxidant capacity and superoxide dismutase activity on day 120 of pregnancy (P<0.05), an extremely significant increase in serum glutathione peroxidase activity (P<0.01), and a significant decrease in serum malondialdehyde content (P<0.05). The apparent digestibility of calcium, phosphorus, crude protein, and neutral detergent fiber significantly increased in the CL group compared with the CK group (P<0.05). 3) At 120 days of pregnancy, compared with the CK group, the pH and ammonia nitrogen content of rumen fluid in the CL group were significantly decreased (P<0.05), while the microbial protein, acetic acid, propionic acid and total volatile fatty acid contents of rumen fluid were significantly increased (P<0.05). 4) Compared with the CK group, the Chao1 and Shannon indices of rumen bacteria in the CL group were significantly increased (P<0.05), and the relative abundances of rumen Patescibacteria, Fibrobacter, Rikenellaceae_RC9_gut_group, F082_unclassified, Candidatus_Saccharimonas and Prevotellace-UCG-001 were significantly increased (P<0.05), while the relative abundance of Clostridia_UCG-014_unclassified was extremely significantly increased (P<0.01). In summary, supplementing 0.44% calcium lactate during mid to late pregnancy can improve the antioxidant ability and rumen ammonia nitrogen utilization capacity of ewes, increase the apparent digestibility of calcium, phosphorus, crude protein, and neutral detergent fiber, and promote the synthesis of volatile fatty acids and microbial protein in the rumen. These changes may be related to calcium lactate improving the rumen fermentation mode and increasing certain microbial relative abundance of ewes during mid to late pregnancy.

Key words： calcium lactate; Hu sheep; ewes; mid to late pregnancy; apparent digestibility; rumen fermentation parameters; microbial diversity

母羊妊娠中后期是胎儿生长发育的关键时期,此阶段因母羊腹围增大和激素分泌剧烈波动等,易造成母羊采食量下降,导致母羊钙(Ca)和能量摄入量不足,由低Ca引起的能量负平衡(NEB)和产后瘫痪损害母羊和产后胎儿健康,降低生产性能[1-2]。改善母羊妊娠中后期Ca和能量的摄入对保障母羊健康和促进羔羊的生长发育至关重要。
乳酸钙(分子式:C6H10CaO6)不仅可以作为反刍动物有机钙来源补充剂,其乳酸根离子[CH3CH(OH)COO-]还可以在瘤胃中迅速转化成挥发性脂肪酸(VFA)为反刍动物提供能量[3]。绵羊饲喂过量的乳酸钙会使Ca消化率上升,镁(Mg)和铜(Cu)消化率下降,微量元素的变化与瘤胃pH下降密切相关,还与瘤胃微生物变化有关[4-5]。在干草和麦芽酒糟饲粮中添加乳酸钙(33 g/kg)可增加奶牛干物质采食量(DMI),提高饲粮干物质(DM)和粗蛋白质(CP)表观消化率,在大麦秸秆和麦芽酒糟饲粮中添加乳酸钙也可增加奶牛DMI,但对DM和CP表观消化率没有显著影响[6]。目前关于妊娠中后期母羊补饲乳酸钙是否会通过调控瘤胃发酵来促进饲粮营养物质吸收,降低母羊妊娠期间患病几率尚不清楚。因此,本试验研究乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及微生物多样性的影响,为乳酸钙在母羊妊娠期饲粮中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本试验的动物试验方案已经新疆畜牧科学院饲料研究所审查委员会审查和批准,批准编号为No.7 20230504。

1.2 试验材料

试验所用的乳酸钙纯度为99.5%,Ca含量为13%。试验羊和各种饲料原料由新疆墨玉县碧邦羊业发展有限公司提供。

1.3 试验设计

选取体重[(51.57±2.38) kg]相近的妊娠60 d且怀有3只羔羊(便携式羊用多胎检测仪,仪器型号:DOU-Scan,产地:英国)的健康湖羊母羊24只,按体重随机分为2组,即对照组(CK组)和乳酸钙组(CL组),每组4个重复,每个重复3只母羊。试验从妊娠第60天开始,持续到产后第20天。在妊娠第91~120天,CK组饲喂不含乳酸钙的常规基础饲粮,CL组饲喂添加0.44%乳酸钙的试验饲粮,其他时间2组均饲喂常规基础饲粮。

1.4 饲养管理及饲粮

常规基础饲粮参照NY/T 816—2021中妊娠母羊营养需要量并结合实际生产配制,精粗比为5:5,按照试验设计在基础饲粮中添加0.44%的乳酸钙配制试验饲粮。饲粮组成及营养水平见表1。每只母羊每天饲喂0.8 kg精料+0.3 kg苜蓿干草+0.5 kg小麦秸秆。于每日09:00和19:00分2次饲喂全混合日粮。试验期间母羊自由饮水,定期清理圈舍。
表1 饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis)%

项目
Items		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group
原料 Ingredients
玉米 Corn 33.65 33.36
棉籽蛋白 Cottonseed protein 6.64 6.58
小麦麸 Wheat bran 3.05 3.02
豆粕 Soybean meal 1.00 0.99
苜蓿干草Alfalfa hay 20.00 20.00
小麦秸秆 Wheat straw 30.00 30.00
大豆油 Soybean oil 1.00 0.99
磷酸氢钙 CaHPO4 0.75 0.74
乳酸钙 Calcium lactate 0.44
预混料 Premix1) 3.91 3.88
合计 Total 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
代谢能 ME/(MJ/kg) 13.13 13.07
干物质 DM 92.59 92.22
粗蛋白质 CP 16.88 16.72
中性洗涤纤维 NDF 40.65 40.60
酸性洗涤纤维 ADF 28.80 28.78
钙 Ca 1.24 1.30
磷 P 0.75 0.74

1)每千克预混料含有 One kilogram of premix contained the following:VA 110 000 IU,VD3 60 000 IU,VE 550 IU,Fe 5 000 mg,Mn 1 500 mg,Zn 1 500 mg,Cu 450 mg,I 22 mg,Se 9 mg。
2)代谢能参考NY/T 816—2021计算,其余均为实测值。ME was calculated referring to NY/T 816—2021, while the others were measured values.

1.5 样品收集及处理

1.5.1 母羊血清采集

母羊在妊娠第120天和产后第20天晨饲前使用普通真空采血管静脉采血5 mL,离心机1 788.56×g离心10 min后,用一次性胶头滴管将上层血清吸出,分装在1.5 mL离心管内-20 ℃保存待测。

1.5.2 饲粮、剩料和粪样采集

母羊于妊娠第115~119天,晨饲前收集每个重复的饲粮样和剩料样,分别混合均匀后,采用四分法取样,用于营养成分的测定。羊舍铺上尼龙网后,于晨饲前收集每个重复羊舍粪便,按重量的20%取样,平均分为2份,其中一份粪样以15%的盐酸固氮,用于测定CP含量,另一份用于测定其他营养成分含量。待试验结束后,将每个重复5 d的粪样分别混合均匀后保存于-20 ℃待测。

1.5.3 瘤胃液采集

母羊妊娠第120天和产后第20天时,每个重复随机选择1只母羊,于晨饲前经母羊口腔采集瘤胃液,经2层无菌纱布过滤后取5 mL过滤液放于冻存管中,立即放入液氮罐中,送至上海百趣生物医学科技有限公司进行16S rDNA测序;经4层无菌纱布过滤后,立即测定过滤液pH,并取10 mL过滤液保存于-20 ℃冰箱待测。

1.6 指标测定

1.6.1 血清抗氧化指标测定

血清总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量均采用酶联免疫吸附测定法,使用DR-200BS酶标分析仪(无锡华卫德朗仪器有限公司)进行测定。

1.6.2 营养物质表观消化率测定

饲粮、剩料和粪样中Ca(GB/T 6436—2018)、磷(P)(GB/T 6437—2018)、DM(GB/T 6435—2014)、有机物(OM)(GB/T 6438—2007)、CP(GB/T 6432—2018)、中性洗涤纤维(NDF)(GB/T 20806—2022)和酸性洗涤纤维(ADF)含量(NY/T 1459—2022)参照相关的国家标准或行业标准进行测定后,计算营养物质表观消化率。
某营养物质表观消化率(%)=100×(该营养物质摄入量-该营养物质排出量)/该营养物质摄入量。

1.6.3 瘤胃发酵参数测定

使用便携式pH仪测定瘤胃液pH;采用冯宗慈等[7]的方法测定瘤胃液氨态氮(NH3-N)含量;采用李与琦等[8]报道的考马斯亮蓝法测定瘤胃液微生物蛋白(MCP)含量;参照王乐乐等[9]的方法使用气相色谱仪测定瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)含量。

1.6.4 瘤胃微生物多样性测定

瘤胃液样品经DNA提取与检测、PCR扩增、产物纯化、文库制备与质检和上机测序后,得到原始的下机数据Raw Data,利用overlap将双端数据进行拼接,并进行质控、嵌合体过滤,获得高质量的Clean Data;经DADA2去噪,使用扩增子序列变异(ASVs)的概念构建类操作分类单元(OTUs),进一步进行多样性分析和物种分类注释等。

1.7 数据统计与分析

试验数据使用SPSS 26.0统计分析软件进行独立样本t检验,试验结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著,P>0.05表示差异不显著。

2 结果

2.1 乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标的影响

由表2可知,与CK组相比,CL组母羊妊娠第120天血清T-AOC和SOD活性显著增加(P<0.05),血清GSH-Px活性极显著增加(P<0.01),血清MDA含量显著降低(P<0.05);母羊产后第20天血清T-AOC、SOD与GSH-Px活性和MDA含量2组之间无显著差异(P>0.05)。
表2 乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标的影响

Table 2 Effects of calcium lactate on serum antioxidant indicators of ewes during mid to late pregnancy

项目
Items		 时间
Time		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value

总抗氧化能力
T-AOC/(U/mL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 11.23B 12.06A 0.204 0.011
产后第20天 Postpartum day 20 12.21 12.38 0.203 0.718

超氧化物歧化酶
SOD/(U/mL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 92.44B 99.08A 1.801 0.014
产后第20天 Postpartum day 20 97.70 99.37 2.344 0.763

谷胱甘肽过氧化物酶
GSH-Px/(U/mL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 193.16C 218.90A 6.092 0.004
产后第20天 Postpartum day 20 205.84 211.07 2.017 0.227

丙二醛
MDA/(nmol/mL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 3.44A 2.94B 0.122 0.037
产后第20天 Postpartum day 20 3.27 3.05 0.073 0.151

同行数据肩标无字母表示差异不显著(P>0.05),相邻大写字母表示差异显著(P<0.05),相间大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

In the same row, the shoulder of data with no letter indicated no significant difference (P>0.05), while with adjacent capital letters indicated significant difference (P<0.05), and with alternating capital letters indicated extremely significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 乳酸钙对妊娠中后期母羊营养物质表观消化率的影响

由表3可知,与CK组相比,CL组母羊的Ca、P、CP和NDF表观消化率显著增加(P<0.05),DM、OM和ADF表观消化率无显著变化(P>0.05)。
表3 乳酸钙对妊娠中后期母羊营养物质表观消化率的影响

Table 3 Effects of calcium lactate on apparent digestibility of nutrients of ewes during mid to late pregnancy%

项目
Items		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
钙表观消化率 Ca apparent digestibility 35.05B 38.07A 0.736 0.024
磷表观消化率 P apparent digestibility 41.52B 46.21A 1.197 0.036
干物质表观消化率 DM apparent digestibility 63.31 66.56 1.003 0.106
有机物表观消化率 OM apparent digestibility 62.55 63.56 0.721 0.530
粗蛋白质表观消化率 CP apparent digestibility 68.01B 70.92A 0.775 0.044
中性洗涤纤维表观消化率 NDF apparent digestibility 53.76B 56.88A 0.829 0.048
酸性洗涤纤维表观消化率 ADF apparent digestibility 39.57 40.09 1.564 0.856

2.3 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃发酵参数的影响

2.3.1 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃液pH、NH3-N和MCP含量的影响

由表4可知,与CK组相比,CL组母羊妊娠第120天瘤胃液pH和NH3-N含量显著降低(P<0.05),瘤胃液MCP含量显著增加(P<0.05);母羊产后第20天瘤胃液pH、NH3-N和MCP含量2组之间无显著差异(P>0.05)。
表4 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃液pH、NH3-N和MCP含量的影响

Table 4 Effects of calcium lactate on pH, NH3-N and MCP contents in rumen fluid of ewes during mid to late pregnancy

项目
Items		 时间
Time		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value

pH		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 6.70A 6.35B 0.080 0.011
产后第20天 Postpartum day 20 6.83 6.67 0.050 0.134

氨态氮
NH3-N/(mg/dL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 17.54A 15.03B 0.637 0.020
产后第20天 Postpartum day 20 16.77 15.97 0.687 0.207

微生物蛋白
MCP/(mg/dL)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 66.58B 70.42A 1.040 0.043
产后第20天 Postpartum day 20 68.71 70.77 1.112 0.287

2.3.2 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃液VFA含量的影响

由表5可知,与CK组相比,CL组母羊妊娠第120天瘤胃液乙酸、丙酸以及总挥发性脂肪酸(TVFA)含量显著增加(P<0.05),乙酸/丙酸值显著降低(P<0.05);母羊产后第20天瘤胃液各VFA、TVFA含量以及乙酸/丙酸值2组间均无显著差异(P>0.05)。
表5 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃液VFA含量的影响

Table 5 Effects of calcium lactate on VFA contents in rumen fluid of ewes during mid to late pregnancy

项目
Items		 时间
Time		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value

乙酸
Acetate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 29.42B 31.98A 0.699 0.046
产后第20天 Postpartum day 20 28.06 29.34 0.602 0.342

丙酸
Propionate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 11.87B 13.68A 0.453 0.016
产后第20天 Postpartum day 20 11.84 12.96 0.311 0.064

丁酸
Butyrate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 6.99 7.84 0.539 0.494
产后第20天 Postpartum day 20 6.76 7.07 0.553 0.804

异丁酸
Isobutyrate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 1.43 1.46 0.037 0.709
产后第20天 Postpartum day 20 1.39 1.43 0.037 0.668

戊酸
Valerate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 0.74 0.79 0.038 0.649
产后第20天 Postpartum day 20 0.73 0.79 0.040 0.751

异戊酸
Isovalerate/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 0.49 0.52 0.020 0.525
产后第20天 Postpartum day 20 0.47 0.55 0.034 0.310

乙酸/丙酸
Acetate/propionate		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 2.48A 2.34B 0.039 0.047
产后第20天 Postpartum day 20 2.37 2.27 0.049 0.351

总挥发性脂肪酸
TVFA/(mmol/L)		 妊娠第120天 Pregnancy day 120 50.63B 56.23A 1.491 0.037
产后第20天 Postpartum day 20 49.05 52.08 1.355 0.312

2.4 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃微生物多样性的影响

2.4.1 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌Alpha多样性指数的影响

由表6可知,与CK组相比,CL组瘤胃细菌Chao1和Shannon指数显著增加(P<0.05), Simpson和Pielou_e指数无显著变化(P>0.05)。本试验2组样本的覆盖度(Coverage)均达到0.99以上,说明本次测序结果可以代表瘤胃液样本中细菌多样性的真实情况。
表6 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌Alpha多样性指数的影响

Table 6 Effects of calcium lactate on alpha diversity indices of rumen bacteria of ewes during mid to late pregnancy

项目
Items		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
Chao1指数 Chao1 index 1 557.43B 2 044.26A 119.040 0.025
Simpson指数 Simpson index 0.95 1.00 0.022 0.285
Shannon指数 Shannon index 8.09B 9.55A 0.350 0.020
Pielou_e指数 Pielou_e index 0.77 0.87 0.036 0.159
覆盖度 Coverage >0.99 >0.99

2.4.2 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌门水平组成的影响

由表7可知,妊娠中后期母羊瘤胃细菌在门水平上主要由厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)组成;与CK组相比,CL组瘤胃细菌中髌骨细菌门(Patescibacteria)和纤维杆菌门(Fibrobacterota)的相对丰度显著增加(P<0.05),其他菌门的相对丰度无显著变化(P>0.05)。
表7 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌门水平相对丰度的影响

Table 7 Effects of calcium lactate on rumen bacterial relative abundances at phylum level of ewes during mid to late pregnancy%

项目
Items		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
厚壁菌门 Firmicutes 67.70 59.00 3.216 0.195
拟杆菌门 Bacteroidota 25.39 34.00 3.370 0.226
髌骨细菌门 Patescibacteria 0.93B 2.14A 0.315 0.040
放线菌门 Actinobacteriota 1.73 0.65 0.516 0.331
疣微菌门 Verrucomicrobiota 1.05 1.01 0.367 0.973
浮霉菌门 Planctomycetota 0.93 0.58 0.153 0.280
脱硫杆菌门 Desulfobacterota 0.57 0.79 0.131 0.455
变形菌门 Proteobacteria 0.50 0.58 0.068 0.598
螺旋体门 Spirochaetota 0.46 0.55 0.061 0.466
纤维杆菌门 Fibrobacterota 0.04B 0.13A 0.024 0.043

2.4.3 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌属水平组成的影响

由表8可知,乳酸钙改变了妊娠中后期母羊瘤胃细菌属水平组成,CL组主要由NK4A214菌群(NK4A214_group)和理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)组成,CK组主要由NK4A214_group和未分类鼠杆菌科(Muribaculaceae_unclassified)组成;与CK组相比,CL组瘤胃细菌中Rikenellaceae_RC9_gut_group、未分类F082(F082_unclassified)、假丝酵母菌属(Candidatus_Saccharimonas)和普雷沃氏菌科UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)的相对丰度显著增加(P<0.05),未分类梭菌纲UCG-014(Clostridia_UCG-014_unclassified)的相对丰度极显著增加(P<0.01),其他菌属的相对丰度无显著变化(P>0.05)。
表8 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌属水平相对丰度的影响

Table 8 Effects of calcium lactate on rumen bacterial relative abundances at genus level of ewes during mid to late pregnancy%

项目
Items		 对照组
CK group		 乳酸钙组
CL group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
NK4A214菌群 NK4A214_group 9.40 9.56 1.106 0.946
未分类鼠杆菌科 Muribaculaceae_unclassified 6.86 8.25 1.682 0.711
理研菌科RC9肠道群 Rikenellaceae_RC9_gut_group 5.58B 8.67A 0.743 0.021
克里斯滕森氏菌科R-7群 Christensenellaceae_R-7_group 5.37 6.11 0.651 0.609
普雷沃氏菌属 Prevotella 5.18 6.04 0.794 0.629
解琥珀酸菌属 Succiniclasticum 4.44 6.06 0.861 0.387
瘤胃球菌属 Ruminococcus 6.25 2.48 1.131 0.094
未分类厚壁菌门 Firmicutes_unclassified 4.30 3.35 0.500 0.382
未分类F082 F082_unclassified 1.87B 3.20A 0.347 0.042
未分类梭菌纲 UCG-014 Clostridia_UCG-014_unclassified 0.92C 3.65A 0.539 <0.001
产乙酸糖发酵菌属 Saccharofermentans 1.81 2.72 0.507 0.412
丁酸弧菌属 Butyrivibrio 1.82 2.66 0.762 0.622
未分类产粪甾醇真杆菌群
Eubacterium_coprostanoligenes_group_unclassified		 1.26 2.11 0.241 0.072
假丝酵母菌属 Candidatus_Saccharimonas 0.91B 2.04A 0.300 0.048
普雷沃氏菌科UCG-001 Prevotellaceae_UCG-001 0.84B 1.92A 0.282 0.044

3 讨论

3.1 乳酸钙对妊娠中后期母羊血清抗氧化指标的影响

母羊在妊娠期间处于NEB状态,血清T-AOC、SOD和GSH-Px活性往往会降低,而MDA含量升高[10]。血清T-AOC、SOD和GSH-Px活性与MDA含量呈负相关[11]。本试验中,添加乳酸钙显著降低了妊娠中后期母羊血清MDA含量,显著增加了血清T-AOC和SOD活性,极显著增加了血清GSH-Px活性。He等[12]研究发现,肉鸡饲喂添加0.4%乳酸钙的饲粮可以显著增加肝脏中T-AOC、SOD和GSH-Px活性,降低MDA含量,表明添加乳酸钙可以提高肉鸡的抗氧化能力。Qiu等[13]研究发现,给蛋鸡饲喂添加0.5%乳酸钙的饲粮显著增加了血液中单核白细胞和嗜碱性粒细胞数量,减少了异嗜粒细胞数量,表明乳酸钙可以提高蛋鸡的抗氧化能力和免疫能力。本试验结果与上述研究结果类似,说明补饲乳酸钙可以提高妊娠中后期母羊机体的抗氧化能力和改善母羊氧化应激状态,缓解了母羊在妊娠期间的NEB状态。

3.2 乳酸钙对妊娠中后期母羊营养物质表观消化率和瘤胃发酵参数的影响

营养物质表观消化率可反映反刍动物对饲粮中营养物质消化代谢的能力,其主要影响因素包括饲粮的营养水平、动物的采食量和环境条件的变化等。本试验中,添加乳酸钙显著增加了妊娠中后期母羊的Ca、P、CP和NDF表观消化率,本试验还观察到,CL组羔羊成活率为94.29%,CK组羔羊成活率为85.29%,CL组羔羊的出生体重和成活率均高于CK组,推测补饲乳酸钙对产后羔羊的出生体重和存活率产生积极影响可能与补饲乳酸钙促进了母羊对饲粮中相关营养物质的消化利用有关。Munn等[14]研究发现,妊娠后期高血清Ca含量美利奴母羊所产下的双胎羔羊的出生体重和存活率均提高,并表明改善妊娠后期母羊Ca的摄入量,特别是通过补充相应营养物质,可利于羔羊的生存,与本试验结果一致。
瘤胃液pH的变化可影响瘤胃微生物对饲粮中营养物质的利用率。本试验中,添加乳酸钙显著降低了妊娠中后期母羊瘤胃液pH。研究发现,绵羊饲喂过量的乳酸钙可以增加Ca表观消化率,并认为Ca消化吸收增加与瘤胃液pH的下降有关[3-5]。张舒等[15]也认为奶牛饲粮中添加0.39%的乳酸钙可使瘤胃内环境呈酸性环境,促进Ca和P在体内吸收和骨沉积,与本试验结果一致。NH3-N是瘤胃微生物分解饲粮中含氮物质所产生的最终产物,其合成和转化的MCP可为反刍动物提供50%~80%的可吸收蛋白质。本试验中,添加乳酸钙显著降低了母羊妊娠第120天瘤胃液NH3-N含量,显著增加了瘤胃液MCP含量,说明补饲乳酸钙提高了瘤胃微生物对饲粮中CP的利用效率,与CP表观消化率结果一致,推测补饲乳酸钙可以刺激瘤胃中降解蛋白质相关微生物的生长。Cao等[16]报道,丙酸钙组瘤胃液NH3-N含量下降的可能原因是丙酸可能作为NH3-N为氮源合成MCP的碳源,与本试验结果一致。
乳酸作为丙酸的前体物,可以通过瘤胃发酵和相关瘤胃微生物转换成丙酸[17],90%的丙酸经肝脏吸收后转化为反刍动物所需的葡萄糖[18]。因此,乳酸钙不仅可以作为Ca的来源,其还是一种在瘤胃中迅速转化为VFA的天然代谢物。本试验中,添加乳酸钙显著增加了妊娠第120天瘤胃液乙酸、丙酸和TVFA含量,降低了乙酸/丙酸值,说明妊娠中后期补饲乳酸钙促进了瘤胃中VFA的产生,以满足妊娠期间对能量的需求。Chen等[19]研究发现,患妊娠毒血症母羊瘤胃液乙酸、丙酸、丁酸和TVFA含量显著低于正常妊娠母羊,表明VFA产量的降低导致母羊获取能量减少,使母羊发生NEB,推测瘤胃液中VFA含量的变化可能与患妊娠毒血症母羊瘤胃微生物发生变化有关。综上可知,妊娠中后期补饲乳酸钙改变了母羊瘤胃发酵模式,使瘤胃呈酸性环境,从而表现对饲粮中相关营养物质和NH3-N的利用率提高,使机体获取更多能量,以满足母羊妊娠期间能量需要,减少母羊患NEB几率,继而对母羊和所产羔羊产生积极影响。

3.3 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃微生物多样性的影响

3.3.1 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌Alpha多样性指数的影响

细菌多样性及群落结构是评价瘤胃能否正常发酵常用指标之一。Alpha多样性指数用来表示微生物群落的多样性。Chao1指数可用于衡量物种丰度即物种数量的多少,Shannon和Simpson指数可用于衡量物种多样性,其值越大,说明样品的物种多样性越高,Pielou_e指数可用于衡量微生态系统中物种多样性,该指数的取值范围在0~1,值越接近1,表示物种分布越均匀,微生物的多样性越高。本试验中,CL组瘤胃细菌的Chao1和Shannon指数较CK组显著增加,说明补饲乳酸钙增加了瘤胃细菌数量和物种多样性。Chen等[19]研究发现,患妊娠毒血症母羊瘤胃细菌Alpha多样性指数均显著低于正常妊娠母羊,并表明瘤胃细菌Alpha多样性指数与乙酸、丙酸、丁酸和TVFA含量呈正相关,与血清β-羟丁酸(BHBA)含量呈负相关。本课题组在同步的研究中也发现CL组母羊血清BHBA含量显著下降,推测补饲乳酸钙降低母羊患酮病几率与瘤胃细菌数量和相关细菌的相对丰度变化有关。

3.3.2 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌门水平组成的影响

反刍动物通过改变瘤胃内微生物的种类和数量来适应环境变化,从而优化能量的利用。本试验结果显示,CL组瘤胃细菌中Patescibacteria和Fibrobacterota相对丰度较CK组显著升高。Patescibacter具有较强的适应不利环境的能力[20],推测乳酸钙可以提高母羊在妊娠时的抗逆性,维持宿主健康。Du等[21]研究发现,围产期高体状况评分(HBCS)奶牛瘤胃细菌中Patescibacteria相对丰度显著高于低体状况评分(LBCS)奶牛,并表明围产期HBCS奶牛可以通过Patescibacteria更好地利用VFA,从而为机体提供能量。朱寿谦等[22]研究发现,高产奶牛DMI的增加导致瘤胃细菌中Fibrobacterota相对丰度升高,使高产奶牛能更充分利用饲粮中的粗纤维,并与NDF表观消化率结果一致,推测高产奶牛摄入的碳水化合物增多,导致瘤胃中纤维降解菌数量增加,可提供更多的能量来满足机体能量需求。Zhou等[23]研究发现,瘤胃中Fibrobacterota相对丰度与TVFA含量呈正相关。综上可知,补饲乳酸钙使母羊在妊娠期间的DMI增加,导致摄入的碳水化合物增多,促进瘤胃中Patescibacteria和Fibrobacterota的生长繁殖,合成更多的瘤胃VFA,为妊娠中后期母羊提供更多的能量,减轻母羊的NEB。

3.3.3 乳酸钙对妊娠中后期母羊瘤胃细菌属水平组成的影响

补饲乳酸钙改变了妊娠中后期母羊瘤胃细菌属水平组成,CL组母羊瘤胃细菌中Rikenellaceae_RC9_gut_group、F082_unclassified、Clostridia_UCG-014_unclassified、Candidatus_Saccharimonas和Prevotellaceae_UCG-001相对丰度较CK组显著增加。瘤胃中的Rikenellaceae_RC9_gut_group可以有效降解饲粮中的不溶性纤维素和可溶性多糖,其相对丰度增加可以提高饲粮中CP[24]和NDF[25]表观消化率。Cui等[26]研究发现,瘤胃中Rikenellaceae_RC9_gut_group和F082_unclassified相对丰度与丙酸含量呈正相关。目前,F082_unclassified和Clostridia_UCG-014_unclassified在饲粮中的功能尚不清楚,其相对丰度受到饲粮类型的影响,推测它们在饲粮纤维降解中存在潜在作用。Yi等[27]研究发现,瘤胃中F082_unclassified相对丰度的变化与精料比例的增加有关,提示F082_unclassified可能在非结构性碳水化合物的消化中发挥重要作用,并表明其相对丰度变化与饲粮中纤维、蛋白质和淀粉降解有关。Zhu等[28]研究发现,西藏荷斯坦奶牛瘤胃中F082_unclassified相对丰度与MCP含量呈正相关,与NH3-N含量呈负相关。Ranilla等[29]在体外试验中观察到一种富含抗氧化剂(香芹酚)的Candidatus_Saccharimonans。Guo等[24]在研究不同能量水平饲粮对妊娠后期驴血清抗氧化和直肠微生物的影响时发现,驴直肠粪便中Candidatus_Saccharimonas的相对丰度与血清中SOD和GSH-Px活性呈正相关,与MDA含量呈负相关,Fibrobacterota相对丰度与SOD活性呈正相关。Wang等[30]研究发现,高生长速度(HADG)山羊瘤胃中Candidatus_Saccharimonans相对丰度与糖和蛋白质代谢产物(如丙酸、丁酸和氨基酸)含量呈正相关。Pang等[31]研究发现,牦牛瘤胃中Candidatus_Saccharimonas相对丰度与VFA含量呈正相关。上述研究结果揭示瘤胃中Candidatus_Saccharimonas的相对丰度增加可能与乳酸钙提供的抗氧化性和能量有关。Prevotellaceae_UCG-001可以降解饲粮中的纤维素和木聚糖,其相对丰度增加可以减轻糖和脂代谢紊乱[32]。Si等[33]研究发现,奶牛瘤胃中Prevotellaceae_UCG-001相对丰度与乳脂率呈正相关,表明Prevotellaceae_UCG-001可被认为是提高乳汁质量的瘤胃细菌。综上可知,补饲乳酸钙显著增加了瘤胃细菌中营养物质降解相关细菌的相对丰度,从而提高母羊对相关营养物质和NH3-N的利用率,改变了瘤胃发酵模式,合成大量的VFA,母羊从而获得更多能量,以减轻妊娠期间的NEB状态,提升了母羊的抗氧化能力和乳汁质量,有助于母羊健康和羔羊的生长发育。

4 结论

妊娠中后期补饲乳酸钙提高了母羊的抗氧化能力和瘤胃对NH3-N的利用能力,增加了Ca、P、CP和NDF表观消化率,促进了瘤胃中VFA和MCP的合成,这些改变可能与乳酸钙改善了妊娠中后期母羊瘤胃发酵模式和增加了某些微生物的相对丰度有关。

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