动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 9: 6940 - 6949

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.554

研究论文

苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵的影响

  • 赵岳 , 1 ,
  • 穆丽红 1 ,
  • 妥有龙 1 ,
  • 周旭 1 ,
  • 郝鑫龙 1 ,
  • 贾小巍 1 ,
  • 于东辉 2 ,
  • 钱文熙 , 1, 3, *
展开
  • 1 塔里木大学动物科学与技术学院, 阿拉尔 843300
  • 2 新疆巴音郭楞蒙古自治州且末县畜牧兽医站, 且末 841900
  • 3 新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室, 阿拉尔 843300
* 钱文熙,教授,博士生导师,E-mail:

赵 岳(2001—),女,天津人,硕士研究生,研究方向为特种经济动物饲养。E-mail:

Office editor: 田艳明

收稿日期: 2026-04-12

  网络出版日期: 2026-09-12

基金资助

新疆兵团重点领域科技攻关计划-肉用马鹿繁育及高效养殖技术集成与示范(2023AB007-02)

2025年度新疆人才发展基金(第一批)天山英才-新疆马鹿养殖及马鹿产品开发关键技术创新研究(525402001)

收起

Effects of Swainsonine on Rumen Fermentation of Tarim Wapiti in Vitro

  • ZHAO Yue , 1 ,
  • MU Lihong 1 ,
  • TUO Youlong 1 ,
  • ZHOU Xu 1 ,
  • HAO Xinlong 1 ,
  • JIA Xiaowei 1 ,
  • YU Donghui 2 ,
  • QIAN Wenxi , 1, 3, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Tarim University, Alar 843300, China
  • 2 Animal Husbandry and Veterinary Station of Qiemo County, Bayingolin Mongolian Autonomous Prefecture, Xinjiang, Qiemo 841900, China
  • 3 Key Laboratory of Tarim Animal Husbandry Science and Technology of Xinjiang Production and Construction Corps, Alar 843300, China
* professor, E-mail:

Received date: 2026-04-12

  Online published: 2026-09-12

Fold

摘要

本试验旨在探究苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵的影响。试验以3头健康状况良好、体重[(150±5) kg]相近且安装有永久性瘤胃瘘管的雌性塔里木马鹿作为瘤胃液供体,采用单因素试验设计,分别在发酵底物中添加0(对照组)、0.006(试验Ⅰ组)、0.009(试验Ⅱ组)、0.012(试验Ⅲ组)和0.015 g/kg(试验Ⅳ组)苦马豆素,每组6个重复,体外发酵48 h,测定产气量、营养物质降解率和发酵参数。结果表明:1)与对照组相比,试验Ⅳ组体外发酵12、24和48 h产气量均显著降低(P<0.05),其他试验组各时间点产气量均无显著差异(P>0.05)。2)与对照组相比,试验Ⅳ组干物质和粗蛋白质降解率显著降低(P<0.05),其他试验组无显著差异(P>0.05)。3)各组间体外发酵pH无显著差异(P>0.05),且均处于瘤胃正常发酵pH范围(6.27~7.12)。与对照组相比,试验Ⅳ组氨态氮含量显著提高(P<0.05),其他试验组无显著差异(P>0.05)。随着苦马豆素添加剂量的增加,各组微生物蛋白含量依次显著降低(P<0.05)。综上所述,在本试验条件下,添加中低剂量(0.006~0.012 g/kg)苦马豆素会降低塔里木马鹿瘤胃体外发酵微生物蛋白含量,对其他发酵指标无负面影响;添加高剂量(0.015 g/kg)苦马豆素则对瘤胃体外发酵功能产生全面抑制,表明塔里木马鹿瘤胃微生物对苦马豆素具有特异耐受性,为其在荒漠环境中利用含毒饲草提供了依据。

关键词： 塔里木马鹿; 苦马豆素; 瘤胃体外发酵; 适应性; 产气量

本文引用格式

赵岳 , 穆丽红 , 妥有龙 , 周旭 , 郝鑫龙 , 贾小巍 , 于东辉 , 钱文熙 . 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵的影响[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(9) : 6940 -6949 . DOI: 10.12418/CJAN2026.554

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of swainsonine on rumen fermentation of Tarim wapiti in vitro. Three healthy female Tarim wapiti with similar body weight of (150±5) kg and fitted with permanent rumen fistulas were used as rumen fluid donors. A single-factor experimental design was adopted, with swainsonine added to the fermentation substrate at 0 (control group), 0.006 (experimental group Ⅰ), 0.009 (experimental group Ⅱ), 0.012 (experimental group Ⅲ) and 0.015 g/kg (experimental group Ⅳ), respectively. Each group had six replicates. In a 48 h in vitro fermentation, the gas production, nutrient degradation rates, and fermentation parameters were measured. The results showed as follows: 1) compared with the control group, the gas production at 12, 24, and 48 h in vitro fermentation in experimental group Ⅳ was significantly decreased (P<0.05), while no significant differences were observed in the other experimental groups at all time points (P>0.05). 2) Compared with the control group, the degradation rates of dry matter and crude protein in experimental group Ⅳ were significantly reduced (P<0.05), whereas no significant differences were found in the other experimental groups (P>0.05). 3) There was no significant difference in pH in vitro fermentation among all groups (P>0.05), and all values remained within the normal rumen fermentation pH range (6.27 to 7.12). Compared with the control group, the ammonia nitrogen content in experimental group Ⅳ was significantly increased (P<0.05), while no significant differences were observed in the other experimental groups (P>0.05). With the increase of swainsonine adding dose, the microbial protein content in each group was successively and significantly decreased (P<0.05). In conclusion, under the conditions of this experiment, adding low-to-moderate doses (0.006 to 0.012 g/kg) of swainsonine can reduce the microbial protein content in rumen fermentation of Tarim wapiti in vitro without negative effects on other fermentation indicators; adding a high dose (0.015 g/kg) of swainsonine can cause comprehensive inhibition of rumen fermentation function. These findings indicate that the rumen microbiota of Tarim wapiti possess specific tolerance to swainsonine, providing evidence for their utilization of toxic forage in desert environments.

Key words： Tarim wapiti; swainsonine; rumen fermentation in vitro; adaptability; gas production

塔里木马鹿长期适应极端干旱且饲草匮乏的荒漠环境[1-2],其采食范围广泛,主要包括柽柳、芦苇、骆驼刺、沙枣树枝等常规牧草,甚至也采食小花棘豆、醉马草、狼毒等对普通家畜具有毒害作用的植物,这种独特的采食行为揭示塔里木马鹿瘤胃微生物可能在有毒植物源或抗营养因子的适应中发挥了重要作用[3-5]。李运杰等[6]研究发现,塔里木马鹿对高纤维饲粮的消化效率显著高于绵羊和新疆褐牛,提示其瘤胃微生物具有独特的代谢特性;李玉倩等[7]从骆驼瘤胃中分离出能够耐受并降解植物生物碱的细菌,证实荒漠动物瘤胃微生物具有降解植物毒素的能力。
小花棘豆是豆科、棘豆属多年生草本植物,主要分布于我国西北干旱、半干旱地区,苦马豆素是其主要的毒性成分,家畜采食后易导致中毒甚至死亡[8-9]。倪苗等[10]研究发现,小花棘豆的苦马豆素含量在盛花期最高,且王帅等[11]具体测得我国南疆地区的小花棘豆的苦马豆素含量在种子(58.09 mg/kg)和叶片(21.81 mg/kg)部位较高。本研究的添加梯度(0.006~0.015 g/kg)模拟了这种自然暴露范围。苦马豆素是引起家畜采食小花棘豆后中毒的主要活性成分,可导致家畜肝脏等实质性器官损伤,干扰蛋白质代谢和氮的利用效率[12-13]。Cook等[14]研究指出,牲畜大量采食含有苦马豆素的植物后可在短期内(10~14 d)出现中毒,且中毒程度与摄入量直接相关。亢和平[15]研究发现,未预防组山羊在连续采食小花棘豆12~15 d后出现明显中毒症状,进一步证实了采食量与中毒发生时间之间的密切关系。小花棘豆本身含有一定含量的粗蛋白质(16.72%)等营养物质,但苦马豆素的存在可能干扰这些营养物质在瘤胃中的正常降解和利用过程[10]。此外,苦马豆素可通过抑制α-甘露糖苷酶活性影响细胞的正常生理功能[16],这可能是其对营养物质代谢产生间接影响的分子基础。
目前,关于苦马豆素对反刍动物瘤胃发酵(如产气量、营养物质降解率等)直接影响的报道尚不充分,因此有必要通过体外发酵试验系统评估其对塔里木马鹿瘤胃降解功能的影响。马博[17]研究表明,当饲粮中苦马豆素的添加剂量为0.3~0.6 mg/kg时,高原鼠兔的抗氧化性能发生显著变化。不过,高原鼠兔属于小型哺乳动物,马鹿作为大型食草动物,其有效添加剂量可能需相应提高。张璐等[18]以0、10、20和30 mg/kg小花棘豆黄酮添加剂量饲喂和田羊,结果发现该剂量范围的小花棘豆黄酮对和田羊的抗氧化性能有显著影响,表明这一剂量区间在草食动物中具有良好的耐受性和有效观测值。虽然小花棘豆黄酮与小花棘豆苦马豆素的化学性质和生物学功能不同,但该剂量范围为本研究选择苦马豆素的添加剂量提供了参考。同时,为模拟塔里木马鹿自然采食小花棘豆的暴露剂量,参考马博[17]、张璐等[18]的研究,本试验设置苦马豆素添加剂量梯度分别为0、0.006、0.009、0.012和0.015 g/kg。
基于此,为验证塔里木马鹿对含有毒或抗营养成分饲草的适应能力,本研究以苦马豆素为模型抗营养因子,通过体外发酵技术,设置不同添加剂量,系统比较其对塔里木马鹿瘤胃发酵的影响。研究旨在揭示塔里木马鹿对苦马豆素的耐受能力及其剂量效应关系,验证其对含毒饲草的适应性消化生理特征,为深入理解塔里木马鹿的荒漠适应机制、开发有毒饲草资源及指导科学养殖提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

本试验于2020年10月在塔里木大学动物科学与技术学院试验站和新疆生产建设兵团塔里木畜牧科技重点实验室进行。

1.2 试验动物及饲养管理

选用塔里木大学动物科学与技术学院试验站的3头健康状况良好、体重[(150±5) kg]相近且安装有永久性瘤胃瘘管的雌性塔里木马鹿作为试验动物。试验前对马鹿进行为期15 d的适应性饲养,每日09:00和20:00各饲喂1次,自由饮水。试验开始时于晨饲前收集3头供试动物瘤胃液,充分混合后用于体外发酵试验;采样前由固定人员对试验马鹿进行为期7 d的适应性接触训练,以降低采样时的应激反应。本试验所有动物试验操作程序经塔里木大学科技伦理委员会批准(批准编号:PA20251104001),所有动物试验均符合动物福利与实验动物使用规范。

1.3 试验饲粮

饲粮营养水平依据越冬期马鹿营养需要制定,具体参考《茸鹿生产学》[19]和《动物营养参数与饲养标准》[20]进行饲粮配方设计,饲粮精粗比为3∶7,基础饲粮组成及营养水平见表1。由于饲料原料中鹿的消化能数据缺失,饲粮消化能参考《动物营养参数与饲养标准》[20]中饲料原料的绵羊消化能进行计算;饲粮干物质含量参照GB/T 6435—2014中方法进行测定,粗蛋白质含量参照GB/T 6432—2018中方法进行测定,钙含量参照GB/T 6436—2018中方法进行测定,磷含量参照GB/T 6437—2018中方法进行测定。
表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis)

项目Items 含量Content
原料Ingredients
棉籽壳Cottonseed hulls 60.00
苜蓿Alfalfa 10.00
麸皮Wheat bran 15.00
豆粕Soybean meal 8.20
玉米Corn 4.80
预混料Premix1) 2.00
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
消化能DE/(MJ/kg) 8.40
粗蛋白质CP 10.20
钙Ca 0.55
磷P 0.30

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kilogram of the diet:VA 940 IU,VE 20 IU,S 200 mg,Fe 24 mg,Cu 8 mg,Mn 40 mg,Zn 40 mg,I 0.3 mg,Se 0.2 mg,Co 0.1 mg。

2)消化能为计算值,其余为实测值。DE was a calculated value, while the others were measured values.

1.4 体外发酵试验设计

采用单因素试验设计,以发酵底物中苦马豆素的添加剂量作为唯一变量,设置1个对照组和4个试验组,每组6个重复。准确称取200 mg基础饲粮于发酵瓶中,然后分别添加0、0.001 2、0.001 8、0.002 4和0.003 0 mg苦马豆素(纯度99%,生产批号:0B003616),使其在底物中的添加剂量分别为0(对照组)、0.006(试验Ⅰ组)、0.009(试验Ⅱ组)、0.012(试验Ⅲ组)和0.015 g/kg(试验Ⅳ组)。
采用人工体外产气发酵法测定产气量,人工唾液与瘤胃液按比例(2∶1)混合后在(39.0±0.5) ℃下振荡培养48 h,测定体外发酵营养物质降解率和体外发酵参数。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 体外发酵产气量测定

采用100 mL带刻度的全玻璃注射器(购自常州市五星医疗器械有限公司)作为培养容器,培养于SHZ-B水浴恒温振荡器(购自金坛市医疗仪器厂)。按Menke等[21]的方法配制微量元素液、常量元素液、缓冲溶液、刃天青溶液及还原液,制备人工唾液并通入二氧化碳(CO2)除去氧气(O2),置于39 ℃恒温水浴保存。
在试验动物晨饲前进行瘤胃液采集,经4层纱布过滤后,按瘤胃液与人工唾液1∶2比例混合均匀,持续通入CO2并恒温(39 ℃)。准确称取200 mg底物置于预热后的注射器中,加入30 mL瘤胃培养液混合液,同时设置空白样(只加入瘤胃培养液混合液),排除气泡后密封,于39 ℃水浴下培养48 h。分别在培养12、24和48 h时读取注射器活塞读数。产气量计算公式如下:
Gb= $\frac{({\mathit{V}}_{\mathit{t}}-{\mathit{V}}_{0}-\mathit{G}{\mathit{b}}_{0})\times 200}{\mathit{W}}$。
式中:Gb为产气量(mL);Vt为培养t h时的读数(mL);V0为培养开始时的读数(mL);W为待测底物干物质重量(mg);Gb0为空白样产气量(mL);200为称量底物样品重量(mg)。

1.5.2 体外发酵干物质和粗蛋白质降解率测定

发酵结束后,将发酵液全部转移至50 mL离心管中,1 369×g离心10 min,收集残渣于105 ℃烘干至恒重,称重记录。营养物质降解率计算公式如下:
某营养物质降解率(%)=100×(样本中该营养物质含量-降解后残渣中该营养物质含量)/样本中该营养物质含量。

1.5.3 体外发酵参数测定

发酵48 h后,取发酵上清液测定pH以及氨态氮(NH3-N)和微生物蛋白(MCP)含量。其中,pH采用台式电导率仪(FE32-Meter,Mettler Toledo,瑞士)测定;氨态氮含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[22]测定;微生物蛋白含量采用考马斯亮蓝法[23]测定。

1.6 数据统计分析

试验数据采用Excel 2010进行初步整理,然后采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并采用Duncan氏法进行多重比较;结果数据以“平均值±标准差”形式表示,P<0.05为显著差异。

2 结果

2.1 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵产气量的影响

由表2可知,随着苦马豆素添加剂量的增加,塔里木马鹿瘤胃体外发酵12、24和48 h产气量呈逐渐下降趋势。在发酵12 h时,试验Ⅳ组产气量显著低于对照组(P<0.05),其他试验组产气量与对照组相比无显著差异(P>0.05);24 h时,试验Ⅳ组产气量显著低于对照组(P<0.05),其他试验组产气量与对照组相比无显著差异(P>0.05);48 h时,试验Ⅳ组产气量显著低于对照组(P<0.05),其他试验组产气量与对照组相比无显著差异(P>0.05),且低剂量组(试验Ⅰ组和试验Ⅱ组)产气量有高于对照组的趋势(P>0.05)。此外,试验Ⅳ组各时间点产气量均显著低于其他试验组(P<0.05),且其他试验组间各时间点产气量无显著差异(P>0.05)。
表2 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵产气量的影响

Table 2 Effects of swainsonine on gas production in rumen fermentation of Tarim wapiti in vitro mL

时间
Time/h		 对照组
Control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 试验Ⅲ组
Experimental
group Ⅲ		 试验Ⅳ组
Experimental
group Ⅳ		 P值
P-value
12 64.17±1.26a 61.00±3.04ab 58.00±1.50ab 59.67±2.52ab 45.83±4.19c <0.001
24 111.00±3.46a 102.83±2.89ab 100.00±2.29ab 98.50±4.44ab 61.67±4.65c <0.001
48 138.67±3.51ab 142.33±3.18a 142.17±4.80a 137.17±5.48ab 75.83±2.25c <0.001

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

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

2.2 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵营养物质降解率的影响

由表3可知,随着苦马豆素添加剂量的增加,塔里木马鹿瘤胃体外发酵干物质和粗蛋白质降解率均呈逐渐降低趋势。在干物质降解率方面,试验Ⅳ组显著低于对照组(P<0.05),其他试验组与对照组相比无显著差异(P>0.05);在粗蛋白质降解率方面,试验Ⅳ组显著低于对照组(P<0.05),其他试验组与对照组相比无显著差异(P>0.05)。此外,试验Ⅳ组干物质和粗蛋白质降解率显著低于其他试验组(P<0.05),且其他试验组间无显著差异(P>0.05)。
表3 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵营养物质降解率的影响

Table 3 Effects of swainsonine on nutrient degradation rates in rumen fermentation of Tarim wapiti in vitro

项目
Items		 对照组
Control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group Ⅰ		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 试验Ⅲ组
Experimental
group Ⅲ		 试验Ⅳ组
Experimental
group Ⅳ		 P值
P-value
干物质降解率
Dry matter degradation rate		 57.17±0.70a 56.14±0.67ab 53.55±0.31ab 52.22±0.12ab 31.11±0.20c <0.001
粗蛋白质降解率
Crude protein degradation rate		 68.60±0.12a 66.90±0.10ab 65.20±0.14ab 63.80±0.21ab 35.40±0.24c <0.001

2.3 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵参数的影响

由表4可知,随着苦马豆素添加剂量的增加,塔里木马鹿瘤胃体外发酵pH呈略微下降趋势,但各组间无显著差异(P>0.05),且均处于瘤胃正常发酵pH范围(6.27~7.12);氨态氮含量呈逐渐上升趋势,其中试验Ⅳ组显著高于对照组和其他试验组(P<0.05),其他试验组与对照组相比无显著差异(P>0.05);微生物蛋白含量呈逐渐下降趋势,各组间均存在显著差异(P<0.05),且各试验组均显著低于对照组(P<0.05)。
表4 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵参数的影响

Table 4 Effects of swainsonine on rumen fermentation parameters of Tarim wapiti in vitro

项目
Items		 对照组
Control
group		 试验Ⅰ组
Experimental
group I		 试验Ⅱ组
Experimental
group Ⅱ		 试验Ⅲ组
Experimental
group Ⅲ		 试验Ⅳ组
Experimental
group Ⅳ		 P值
P-value
pH 6.54±0.14 6.52±0.12 6.52±0.13 6.52±0.11 6.49±0.12 0.973
氨态氮NH3-N/(mg/dL) 10.10±0.13c 9.90±0.17c 10.20±0.16bc 10.20±0.14bc 11.10±0.15a <0.001
微生物蛋白MCP/(mg/dL) 27.93±0.18a 24.37±0.26b 20.81±0.14c 17.14±0.34d 15.31±0.19e <0.001

3 讨论

3.1 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵产气量的影响

瘤胃体外发酵产气量是反映瘤胃微生物对纤维素等碳水化合物降解利用能力的重要指标,直接体现瘤胃发酵活力[24-25]。本试验中,与对照组相比,试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组塔里木马鹿瘤胃体外发酵48 h产气量无显著差异,仅试验Ⅳ组48 h产气量显著降低,且发酵48 h后各试验组产气量均有增加趋势,表明塔里木马鹿瘤胃微生物可逐渐适应中低剂量苦马豆素胁迫,其对瘤胃的抑制作用随发酵时间延长逐渐减弱。这一特征与普通家畜的研究结果存在差异,王帅等[26]探究小花棘豆添加剂量对卡拉库尔羊青贮饲料利用的影响时发现,卡拉库尔羊在远低于本试验的苦马豆素添加剂量下,瘤胃体外发酵产气量显著下降,且随发酵时间延长抑制作用并未缓解。因此推测,卡拉库尔羊作为常规草食家畜,其瘤胃微生物群落可能未经历荒漠含毒饲草的长期驯化,缺乏对苦马豆素的耐受和降解能力,低剂量苦马豆素便会抑制瘤胃微生物活性,导致碳水化合物降解效率大幅降低。而塔里木马鹿长期栖息于塔里木盆地极端干旱的荒漠环境,常年采食含苦马豆素的小花棘豆等有毒饲草,其瘤胃微生物群在自然选择中形成了对苦马豆素的特异性适应,在中低剂量下瘤胃微生物活性未受到抑制,碳水化合物降解的核心代谢过程保持稳定,因此产气量无显著变化。这种物种间瘤胃微生物耐受能力的不同,是塔里木马鹿区别于普通家畜适应荒漠有毒饲草环境的重要生理特征,也为其在饲草匮乏的荒漠环境中充分利用有毒植物资源提供了关键的消化生理基础。需要指出的是,体外发酵产气量虽能反映碳水化合物发酵程度,但无法体现挥发性脂肪酸(VFA)的组成与比例变化。本研究未测定VFA,难以全面评估苦马豆素对瘤胃发酵类型的影响。后续体内试验应系统测定瘤胃VFA含量及微生物酶活性,以进一步解析发酵产物的动态变化。

3.2 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵营养物质降解率的影响

干物质和粗蛋白质降解率反映瘤胃微生物对饲料营养物质的降解能力,是评价饲草利用效率的核心指标[27-30]。本试验中,与对照组相比,试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组塔里木马鹿瘤胃体外发酵干物质和粗蛋白质降解率无显著差异,仅试验Ⅳ组显著降低,表明中低剂量苦马豆素未显著抑制塔里木马鹿瘤胃微生物的降解功能。已有研究证实,苦马豆素对普通家畜具有明确的毒性,吴晨晨等[31]发现疯草中苦马豆素含量随着植物的生长阶段和部位不同呈动态变化;王姗姗等[16]在中毒羊的肝脏、肾脏等实质性器官中检测到苦马豆素残留,并观察到组织细胞空泡变性等典型病理损伤;倪苗等[10]进一步证实小花棘豆中确实含有苦马豆素且不同物候期的苦马豆素含量不同,盛花期时苦马豆素含量最高。苦马豆素可通过抑制α-甘露糖苷酶活性导致细胞空泡变性[16],对普通家畜具有一定的毒性,连续采食一定时间后会引发中毒症状。然而,塔里木马鹿瘤胃微生物在低剂量苦马豆素环境下仍能维持正常的干物质和粗蛋白质降解能力,揭示其瘤胃菌群可能通过长期适应演化出了更高效的苦马豆素耐受或解毒能力,这一特性是塔里木马鹿能够在荒漠环境中利用小花棘豆等有毒植物的关键消化生理基础[32]。本研究为体外试验,后续需通过体内试验验证塔里木马鹿对苦马豆素的真实降解能力及耐受阈值。

3.3 苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵参数的影响

瘤胃pH是发酵环境的核心指标,其稳定在6.27~7.12时,瘤胃微生物处于正常活性状态[33-34]。本试验中,各试验组塔里木马鹿瘤胃体外发酵pH虽略低于对照组,但均处于正常范围,排除了pH降低对瘤胃真菌和细菌活性的抑制作用,因此不会对纤维分解菌活性产生抑制,说明苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃酸碱环境无负面影响。
氨态氮是瘤胃微生物合成蛋白质的氮源,其含量过高或过低均会影响发酵效率[35-37]。本试验中,与对照组相比,各试验组中仅试验Ⅳ组塔里木马鹿瘤胃体外发酵氨态氮含量显著提高,且微生物蛋白含量达到最低[(15.31±0.19) mg/dL]。这可能是由于高剂量苦马豆素抑制了微生物蛋白合成,导致瘤胃中氨态氮积累。试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组微生物蛋白含量随苦马豆素添加剂量的增加呈剂量依赖性逐渐下降,表明中低剂量下苦马豆素已开始抑制微生物的增殖或蛋白质合成效率。王姗姗等[16]研究表明,苦马豆素抑制α-甘露糖苷酶活性会直接导致瘤胃微生物蛋白合成受阻。不过,与对照组相比,在试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组中,粗蛋白质降解率未显著降低,且氨态氮含量亦无显著差异。这可能是由于尽管微生物对氨态氮利用率降低,但通过瘤胃微生物菌群结构的调控,使氮含量维持在稳定水平。而苦马豆素在高剂量下导致对氮的利用效率极低,微生物蛋白合成被显著抑制,且粗蛋白质降解率也显著下降,使得氨的生成大于利用,引起氨在瘤胃内净积累;加之高剂量苦马豆素可能对瘤胃壁造成损伤或干扰尿素氮循环,最终导致氨态氮在瘤胃内异常积累,造成饲料氮源的浪费。贾存辉等[38]关于氨化棉籽壳对塔里木马鹿的研究也表明,在类似试验条件下测定的瘤胃微生物蛋白含量均在合理范围内。
此外,从毒理学角度看,赵金香等[39]研究发现,苦马豆素会影响家兔脾脏免疫功能及代谢;陈根元等[40-41]通过人工抗原免疫和抗体治疗试验证实,苦马豆素具有免疫原性并可被抗体中和;Silveira等[42]观察到苦马豆素可能通过增加髓源性抑制细胞群而加剧肿瘤进展;Cholich等[43]发现高剂量苦马豆素会导致胶质细胞空泡化;Oliveira等[44]则证实含苦马豆素的植物对山羊和绵羊具有明确毒性。这些研究结果进一步表明,苦马豆素对动物细胞和微生物均具有剂量依赖性的抑制作用。塔里木马鹿瘤胃微生物在中低剂量苦马豆素下仍能保持一定的蛋白质合成能力,但在高剂量下微生物蛋白合成受到抑制,这与苦马豆素的细胞毒性作用机制一致。不过,与普通家畜相比,塔里木马鹿瘤胃微生物对苦马豆素的耐受阈值明显更高,体现了其在长期荒漠饲草压力下形成的独特适应特征[32]。

4 结论

在本试验条件下,添加中低剂量(0.006~0.012 g/kg)苦马豆素对塔里木马鹿瘤胃体外发酵产气量、干物质和粗蛋白质降解率以及pH和氨态氮含量无显著影响,但会降低微生物蛋白合成;添加高剂量(0.015 g/kg)苦马豆素则显著影响瘤胃体外发酵,对瘤胃发酵功能产生全面抑制,表明塔里木马鹿瘤胃微生物对苦马豆素具有特异耐受性,为其在荒漠环境中利用含毒饲草提供了依据。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
钱文熙, 赵岳, 韩春梅. 新疆马鹿资源开发利用研究进展[J]. 经济动物学报, 2024, 28(1):1-7,85.

QIAN W X, ZHAO Y, HAN C M. Research progress in the exploitation and utilization of Xinjiang wapiti resources[J]. Journal of Economic Animal, 2024, 28(1):1-7,85. (in Chinese)

[2]
塔依尔江·麦麦提, 苏比奴尔·艾力, 布威海丽且姆·阿巴拜科日, 等. 塔里木马鹿干旱环境适应相关基因的筛选、克隆及生物信息学分析[J]. 中国畜牧兽医, 2021, 48(6):1906-1917.

DOI

MAMAT T, ELI S, ABABAIKERI B, et al. Screening,cloning and bioinformatics analysis of drought adaptation related genes in Tarim red deer[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2021, 48(6):1906-1917. (in Chinese)

[3]
赵博光. 荒漠有毒灌草的研究与开发[J]. 林业科技开发, 2002, 16(3):10-12.

ZHAO B G. Research and development of toxic shrubs in desert areas[J]. China Forestry Science and Technology, 2002, 16(3):10-12. (in Chinese)

[4]
周雅琳, 刘晗璐. 鹿科动物瘤胃微生物研究进展[J]. 经济动物学报, 2024, 28(2):79-85,76.

ZHOU Y L, LIU H L. Advances on microbiota in rumen of Cervidae[J]. Journal of Economic Animal, 2024, 28(2):79-85,76. (in Chinese)

[5]
黄建智, 盛月云, 关鹏, 等. 饲粮中性洗涤纤维水平对塔里木马鹿瘤胃发酵参数、血清生化指标、食糜外流速度及采食反刍规律的影响[J]. 动物营养学报, 2023, 35(4):2580-2592.

DOI

HUANG J Z, SHENG Y Y, GUAN P, et al. Effects of dietary neutral detergent fiber level on rumen fermentation parameters,serum biochemical indexes,chyme outflow rate and feeding and rumination law of Tarim wapiti[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023, 35(4):2580-2592. (in Chinese)

[6]
李运杰, 贾梦可, 钱文熙. 塔里木马鹿、卡拉库尔羊和新疆褐牛对高纤维日粮的消化特性比较研究[J]. 塔里木大学学报, 2021, 33(4):95-100.

LI Y J, JIA M K, QIAN W X. Comparative study on digestion characteristics of high fiber diet for Tarim wapiti deer,Karakur sheep and Xinjiang brown cattle[J]. Journal of Tarim University, 2021, 33(4):95-100. (in Chinese)

[7]
李玉倩, 程聪, 时晓寒, 等. 骆驼瘤胃微生物对狼毒毒素的降解研究[C]// 2013年中国微生物学会学术年会. 昆明: 中国微生物学会,2013:197.

LI Y Q, CHENG C, SHI X H, et al. Degradation of Stellera chamaejasme toxin by rumen microorganisms of camel[C]// Proceedings of the 2013 Annual Conference of Chinese Society for Microbiology. Kunming: Chinese Society for Microbiology,2013:197. (in Chinese)

[8]
井花花, 李关, 冯平. 小花棘豆研究进展[J]. 当代畜牧, 2024(1):54-58.

JING H H, LI G, FENG P. Research progress on Oxytropis glabra[J]. Contemporary Animal Husbandry, 2024(1):54-58. (in Chinese)

[9]
吴效屹. 新疆小花棘豆开发利用的进展[J]. 新疆畜牧业, 2014(增刊):10-12.

WU X Y. Progress in development and utilization of Oxytropis glabra in Xinjiang[J]. Xinjiang Animal Husbandry, 2014(Suppl.):10-12. (in Chinese)

[10]
倪苗, 马崇勇, 董海娟, 等. 小花棘豆苦马豆素和营养成分分析[J]. 现代畜牧科技, 2024, 52(9):75-78.

NI M, MA C Y, DONG H J, et al. Analysis of nutritional evaluation and swainsonine of Oxytropis glabra DC.[J]. Modern Animal Husbandry Science & Technology, 2024, 52(9):75-78. (in Chinese)

[11]
王帅, 陈根元, 胡建军, 等. 气相色谱内标法测定南疆地区小花棘豆中苦马豆素含量[J]. 新疆农业科学, 2011, 48(4):728-733.

WANG S, CHEN G Y, HU J J, et al. Determination of swainsonine content in Oxytropis glabra DC in South Xinjiang by internal standard gas chromatography[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2011, 48(4):728-733. (in Chinese)

[12]
何雯. 小花棘豆中苦马豆素对羊的毒性作用及大鼠星形胶质细胞影响的研究[D]. 硕士学位论文. 阿拉尔: 塔里木大学, 2016.

HE W. Effect of swainsonine from Oxytropis glabra DC on toxic actions in sheep and astrocyte cell in rat[D]. Master’s Thesis. Alar: Tarim University, 2016. (in Chinese)

[13]
吴书奇, 王帅, 陈根元, 等. 小花棘豆对和田羊血液生化指标影响[J]. 东北农业大学学报, 2013, 44(6):62-68.

WU S Q, WANG S, CHEN G Y, et al. Blood biochemical indexes changes of Oxytropis glabra DC poisoning in Hetian sheep[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2013, 44(6):62-68. (in Chinese)

[14]
COOK D, GARDNER D R, PFISTER J A. Swainsonine-containing plants and their relationship to endophytic fungi[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(30):7326-7334.

DOI PMID

[15]
亢和平. 山羊小花棘豆中毒的药物预防试验[D]. 硕士学位论文. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2011.

KANG H P. Pharmacological prevention test of oxytropis poisioning in goats[D]. Master’s Thesis. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2011. (in Chinese)

[16]
王姗姗, 王保海, 杨晓雯, 等. 疯草自然中毒羊组织病理学观察及苦马豆素检测[J]. 西南农业学报, 2014, 27(2):873-877.

WANG S S, WANG B H, YANG X W, et al. Pathological observation and swainsonine determination on spontaneous locoweeds intoxication of goats[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2014, 27(2):873-877. (in Chinese)

[17]
马博. 黄花棘豆中苦马豆素对高原鼠兔超氧化物歧化酶活性和基因表达的影响[D]. 硕士学位论文. 吉首: 吉首大学, 2025.

MA B. Effect of swainsonine from Oxytropis ochrocephala on superoxide dismutase activity and gene expression in plateau pikas (Ochotona curzoniae)[D]. Master’s Thesis. Jishou: Jishou University, 2025. (in Chinese)

[18]
张璐, 段新华, 马吉尔丁·艾克来木, 等. 小花棘豆黄酮对和田羊抗氧化能力的影响[J]. 当代畜牧, 2025(7):29-34.

ZHANG L, DUAN X H, AIKELAIMU M, et al. Effect of flavonoids from Oxytropis glabra on antioxidant capacity of Hetian sheep[J]. Contemporary Animal Husbandry, 2025(7):29-34. (in Chinese)

[19]
钱文熙, 李光玉. 茸鹿生产学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2018.

QIAN W X, LI G Y. Antler deer production science[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2018. (in Chinese)

[20]
张宏福. 动物营养参数与饲养标准[M]. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2010.

ZHANG H F. Nutrition parameters and feeding standard for animals[M]. 2nd ed. Beijing: China Agriculture Press, 2010. (in Chinese)

[21]
MENKE K H, RAAB L, SALEWSKI A, et al. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro[J]. The Journal of Agricultural Science, 1979, 93(1):217-222.

DOI

[22]
冯宗慈, 高民. 通过比色测定瘤胃液氨氮含量方法的改进[J]. 内蒙古畜牧科学, 1993(4):40-41.

FENG Z C, GAO M. Improvement of colorimetric method for determination of ammonia nitrogen content in rumen fluid[J]. Inner Mongolian Journal of Animal Sciences and Production, 1993(4):40-41. (in Chinese)

[23]
姜亦超, 白洪健, 郭鸰, 等. 考马斯亮蓝法测定粪便中蛋白质含量及应用[J]. 食品研究与开发, 2013, 34(21):77-79,97.

JIANG Y C, BAI H J, GUO L, et al. Determination of protein content in feces by Coomassie brilliant blue method and application[J]. Food Research and Development, 2013, 34(21):77-79,97. (in Chinese)

[24]
DANIELSSON R, RAMIN M, BERTILSSON J, et al. Evaluation of a gas in vitro system for predicting methane production in vivo[J]. Journal of Dairy Science, 2017, 100(11):8881-8894.

DOI

[25]
LIU J X, SUSENBETH A, SÜDEKUM K H. In vitro gas production measurements to evaluate interactions between untreated and chemically treated rice straws,grass hay,and mulberry leaves[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80(2):517-524.

DOI

[26]
王帅, 贾琦珍, 陈根元, 等. 小花棘豆添加量对卡拉库尔羊利用青贮饲料的影响[J]. 饲料工业, 2011, 32(19):55-58.

WANG S, JIA Q Z, CHEN G Y, et al. Effect of Oxytropis glabra DC addition on the utilization of silage in Karakul rams[J]. Feed Industry, 2011, 32(19):55-58. (in Chinese)

[27]
BLAKE N E, WALKER M, PLUM S, et al. Predicting dry matter intake in beef cattle[J]. Journal of Animal Science, 2023,101:skad269.

[28]
ELIZALDE J C, MERCHEN N R, FAULKNER D B. In situ dry matter and crude protein degradation of fresh forages during the spring growth[J]. Journal of Dairy Science, 1999, 82(9):1978-1990.

DOI

[29]
OHLSSON C, HOUMØLLER L P, WEISBJERG M R, et al. Effective rumen degradation of dry matter,crude protein and neutral detergent fibre in forage determined by near infrared reflectance spectroscopy[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2007, 91(11/12):498-507.

DOI

[30]
BURAKOWSKA K, GÓRKA P, PENNER G B. Effects of canola meal inclusion rate in starter mixtures for Holstein heifer calves on dry matter intake,average daily gain,ruminal fermentation,plasma metabolites,and total-tract digestibility[J]. Journal of Dairy Science, 2021, 104(8):8736-8745.

DOI

[31]
吴晨晨, 赵宝玉, 路浩, 等. 中国主要疯草中苦马豆素的动态变化规律[J]. 西北农业学报, 2014, 23(5):51-58.

WU C C, ZHAO B Y, LU H, et al. Dynamic change of swainsonine in major locoweed species in China[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2014, 23(5):51-58. (in Chinese)

[32]
HUANG J Z, SHENG Y Y, XUE P F, et al. Patterns of spatial variation in rumen microbiology,histomorphology,and fermentation parameters in Tarim wapiti (Cervus elaphus yarkandensis)[J]. Microorganisms, 2024, 12(1):216.

DOI

[33]
MELO L Q, COSTA S F, LOPES F, et al. Rumen morphometrics and the effect of digesta pH and volume on volatile fatty acid absorption[J]. Journal of Animal Science, 2013, 91(4):1775-1783.

DOI PMID

[34]
CERRATO-SÁNCHEZ M, CALSAMIGLIA S, FERRET A. Effects of time at suboptimal pH on rumen fermentation in a dual-flow continuous culture system[J]. Journal of Dairy Science, 2007, 90(3):1486-1492.

DOI

[35]
DEWHURST R J, NEWBOLD J R. Effect of ammonia concentration on rumen microbial protein production in vitro[J]. British Journal of Nutrition, 2022, 127(6):847-849.

DOI

[36]
BACH A, CALSAMIGLIA S, STERN M D. Nitrogen metabolism in the rumen[J]. Journal of Dairy Science, 2005, 88(Suppl.1):E9-E21.

[37]
CANTALAPIEDRA-HIJAR G, MARTINEZ-FERNANDEZ G, FORANO E, et al. The extent of nitrogen isotopic fractionation in rumen bacteria is associated with changes in rumen nitrogen metabolism[J]. PLoS One, 2023, 18(9):e0291243.

DOI

[38]
贾存辉, 钱文熙, 吐尔逊阿依·赛买提, 等. 饲喂氨化棉籽壳对塔里木马鹿瘤胃内环境指标及血清尿素氮含量的影响[J]. 动物营养学报, 2017, 29(1):347-353.

DOI

JIA C H, QIAN W X, SAMAT T, et al. Effects of feeding ammoniated cottonseed hull on ruminal environment indexes and serum urea nitrogen content of Tarim red deer[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2017, 29(1):347-353. (in Chinese)

[39]
赵金香, 陶大勇, 杜国丰, 等. 苦马豆素对家兔脾脏免疫功能及代谢的影响[J]. 动物医学进展, 2025, 46(1):74-80.

ZHAO J X, TAO D Y, DU G F, et al. Effects of swainsonine on spleen immune and metabolism in rabbits[J]. Progress in Veterinary Medicine, 2025, 46(1):74-80. (in Chinese)

[40]
陈根元, 王帅, 张玲, 等. 苦马豆素人工抗原免疫小鼠的安全性试验[J]. 湖北农业科学, 2013, 52(14):3370-3372,3377.

CHEN G Y, WANG S, ZHANG L, et al. Safety evaluation on artificial antigen swainsonine in immunized mice[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2013, 52(14):3370-3372,3377. (in Chinese)

[41]
陈根元, 贾琦珍, 潘伊微, 等. 家兔苦马豆素多克隆抗体的制备及其对小花棘豆中毒的治疗效果[J]. 西北农业学报, 2014, 23(1):23-29.

CHEN G Y, JIA Q Z, PAN Y W, et al. Preparation of rabbit polyclonal antibody against swainsonine and its effects on poisoning by Oxytropis glabra DC[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2014, 23(1):23-29. (in Chinese)

[42]
SILVEIRA C R F, CIPELLI M, MANZINE C, et al. Swainsonine,an alpha-mannosidase inhibitor,may worsen cervical cancer progression through the increase in myeloid derived suppressor cells population[J]. PLoS One, 2019, 14(3):e0213184.

DOI

[43]
CHOLICH L, PISTÁN M, TORRES A, et al. Ipomoea carnea alkaloid extract vs swainsonine:a comparative study on cytotoxic activity against glial cells[J]. Toxicon, 2023, 235:107325.

DOI

[44]
OLIVEIRA C A, RIET-CORREA G, LIMA E, et al. Toxicity of the swainsonine-containing plant Ipomoea carnea subsp. fistulosa for goats and sheep[J]. Toxicon, 2021, 197:40-47.

DOI

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