Chinese Journal of Animal Nutrition >

2024 , Vol. 36 >Issue 4: 2395 - 2405

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.206

RESEARCH PAPER

Effects of Biotin on Serum Biochemical Indices, Intestinal Mucosal Epithelial Morphology and Intestinal Flora Structure of Breeding Geese during Laying Period

  • SUN Xiaoyi , 1 ,
  • ZHANG Ming’ai , 1 ,
  • WANG Baowei 2, 3 ,
  • FAN Wenlei 1 ,
  • KONG Min 3 ,
  • YUE Bin 3 ,
  • WANG Binghan 4
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 College of Food Science and Echnology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
  • 4 Qingdao Huihe Biotechnology Co., Ltd., Qingdao 266109, China
*senior experimenter, E-mail:

Received date: 2023-10-30

  Online published: 2024-04-15

Fold

Abstract

The aim of this experiment was to study the effects of biotin on serum biochemical indices, intestinal mucosal epithelial morphology and intestinal flora structure of breeding geese during laying period. A total of 150 thirty-four-week-old Wulong geese (open-eyed geese) breeders with similar size were randomly divided into 6 groups with 5 replicates in each group and 5 geese (1 male and 4 females) in each replicate. The dietary biotin supplemental levels of 6 groups were 0 (control), 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mg/kg, respectively. The pre-test period was 1 week, and the test period was 17 weeks. The results showed as follows: 1) dietary biotin supplemental levels had no significant effects on the contents of total serum cholesterol, low density lipoprotein cholesterol and triglyceride in serum (P>0.05). The serum total protein content of 0.2, 0.3 and 0.4 mg/kg biotin groups was significantly higher than that of the control group (P<0.05), the serum albumin content of 0.1, 0.2, 0.3 and 0.5 mg/kg biotin groups was significantly higher than that of the control group (P<0.05), and the serum high density lipoprotein cholesterol content of 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mg/kg biotin groups was significantly higher than that of the control group (P<0.05). 2) The duodenal villus height of 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mg/kg biotin groups was significantly higher than that of the control group (P<0.05), and the duodenal villus height of 0.2 mg/kg biotin group was significantly higher than that of other groups (P<0.05). The duodenal villus height/crypt depth of 0.3 mg/kg biotin group was significantly higher than of other groups except 0.2 mg/kg biotin group (P<0.05). Dietary biotin supplemental levels had no significant effect on the duodenal crypt depth (P>0.05). 3) Compared with the control group, the relative abundances of Massilia and Pygmaiobacter in cecum of 0.2 mg/kg biotin group were significantly increased (P<0.05), and the relative abundances of Romboutsia, Turicibacter and Flavonifractor in cecum were significantly decreased (P<0.05). In conclusion, dietary supplemented appropriate level of biotin in can promote the morphological development of intestinal mucosal epithelium and regulate the of intestinal flora structure of breeding geese during laying period. Under the conditions of this experiment, the dietary supplemented appropriate level of biotin for breeding geese during laying period is 0.26 to 0.34 mg/kg.

Key words： breeding geese during laying period; biotin; serum biochemical indices; mucosal epithelial morphology; flora structure

Cite this article

SUN Xiaoyi , ZHANG Ming’ai , WANG Baowei , FAN Wenlei , KONG Min , YUE Bin , WANG Binghan . Effects of Biotin on Serum Biochemical Indices, Intestinal Mucosal Epithelial Morphology and Intestinal Flora Structure of Breeding Geese during Laying Period[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024 , 36(4) : 2395 -2405 . DOI: 10.12418/CJAN2024.206

生物素又称为维生素H,属于B族维生素,于20世纪40年代被发现并确定其结构[1]。生物素结构中噻吩环末端的羧基可以通过结合不同的抗体、酶蛋白等物质进行活化,转化成不同功能的生物素[2]。生物素还可与体内蛋白质结合提高自身利用率。生物素易储存和排泄,多余的大部分能随粪、尿等排出体外,从而起到促进机体进行新陈代谢的作用。动物可以通过肠道微生物合成少量的生物素,但合成量远远达不到动物机体需要量,直到20世纪中叶生物素的缺乏引起禽类的疾病,才引起人们的广泛关注[3],所以需要在饲粮中添加适量生物素维持机体正常生理功能[4]。因此,精准确定动物饲粮中生物素添加水平和作用机理具有重要意义。
有研究表明,生物素可以预防鸡皮炎[5]、提高繁殖性能[6-7]、影响蛋壳强度和厚度[8-9]、提高机体抗氧化能力[10-11]和调节胆固醇[12-13]等。目前我国对于家畜及鸡、鸭饲粮中适宜生物素添加水平已经有报道,例如,种鸡饲粮中生物素添加水平在0.15~0.25 mg/kg,种鸭饲粮中生物素添加水平在0.2 mg/kg左右[8,14],但对鹅尤其是对产蛋期种鹅适宜生物素添加水平的研究还处于空白,现有涉及到生物素添加水平的种鹅养殖场大多参考鸡、鸭。本课题组前期研究发现,生物素对产蛋期种鹅生产性能、繁殖性能等有显著影响[15]。本文注重研究机制解析,生物素参与机体代谢活动中的羧化反应和脂类代谢,生物素酶是这些代谢活动脱羧反应不可缺少的催化因子,一些菌群的生长呼吸也需要生物素的参与。因此,本试验采用等梯度添加生物素的方法,研究其对种鹅血清生化指标、肠道黏膜上皮形态及肠道菌群结构的影响,旨在深入探索生物素对种鹅的生物学作用机理。

1 材料与方法

1.1 试验设计

饲粮中选用的生物素为D-生物素(纯度2%)。选择34周龄的健康五龙鹅150只,随机分为6组,每组5个重复,每个重复5只(1公4母)。各组饲粮中生物素添加水平分别为0(对照)、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 mg/kg。预试期1周,正试期17周。

1.2 试验饲粮

饲粮参考NRC(1994)种鹅饲养标准配制,基础饲粮组成及营养水平见表1。饲粮中营养水平测定方法参考国标GB/T 18868—2002[16]。
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 55.00
豆粕 Soybean meal 23.00
麸皮 Bran 4.50
菊花梗粉 Chrysanthemum stem powder 5.90
豆油 Soybean oil 3.00
石粉 Limestone 6.00
磷酸氢钙 CaHPO4 1.50
食盐 NaCl 0.40
微量元素预混料 Trace element 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) 11.29
粗蛋白质 CP 15.97
粗纤维 CF 4.76
钙 Ca 2.66
非植酸磷 NPP 0.36
赖氨酸 Lys 0.86
蛋氨酸+胱氨酸 Met+Cys 0.72
色氨酸 Trp 0.19
苏氨酸 Thr 0.61
生物素 Biotin/(mg/kg) 0.16

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,VB6 4.0 mg,VB1 2.0 mg,VB12 12 μg,烟酰胺 nicotinic acid 30 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 11 mg,叶酸 folic acid 0.5 mg,Se 0.5 mg,Fe 80 mg,Mn 30 mg,Cu 4 mg,I 0.3 mg,Zn 0.3 mg。

2)粗蛋白质、粗纤维、钙和非植酸磷为实测值,其余营养水平为计算值。CP, CF, Ca and NPP were measured values, while the other nutrient levels were calculated values.

1.3 饲养管理

试验时间为2022年3—8月。试验前对鹅舍进行彻底清扫、冲洗和消毒。种鹅采用半开放鹅舍地面平养方式,分栏饲养。鹅舍平均温度在22~33 ℃,自然光照。试验期间种鹅自由采食、自由饮水。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 血清生化指标

试验结束时,从各试验组的每个重复中随机选择1只母鹅,共30只,进行翅静脉采血,3 000 r/min离心15 min分离血清,-40 ℃保存,用酶标仪(Infinite 200 Pro,Tecan公司,瑞士)分别测定血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量。试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.4.2 肠道黏膜上皮形态

采血后屠宰试验鹅,取2 cm长十二指肠样品,用生理盐水冲洗干净,福尔马林溶液固定,制备切片,光学显微镜下观察,LY-WN-HP SUPPER CCD软件测量肠道绒毛高度、隐窝深度,计算绒毛高度/隐窝深度。

1.4.3 16S rDNA高变区/内源转录间隔区(ITS)PCR扩增产物的高通量测序

试验鹅屠宰后取盲肠,分离内容物,置于-80 ℃冰箱保存待测。选取0.2 mg/kg生物素组与对照组进行16S和扩增子测序。对盲肠内容物进行DNA提取后进行2轮PCR扩增。文库纯化用2%琼脂糖凝胶进行电泳,然后对目的片段进行切胶回收。再使用Qubit Fluorometer检测文库DNA质量浓度,大于1.0 ng/μL为合格;使用Qseq100 DNA Analyzer检测文库DNA长度分布;用KAPA Library Quantification Kit对文库DNA的摩尔浓度进行定量,以此作为文库混合的标准。最后将文库混合、变性后,加入到Illumina NovaSeq 6000测序平台进行高通量测序。

1.5 数据处理与分析

采用SPSS 25.0软件的单因素方差分析(one-way ANOVA)方法和Duncan氏多重比较法,分析评价不同添加水平生物素组间种鹅血清生化指标、肠道绒毛高度和隐窝深度的差异性;16S高通量测序Alpha多样性分析采用独立样本t检验分析。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。利用线性判别分析(LDA)软件,对不同组中存在显著差异的微生物进行分析。

2 结果

2.1 生物素对产蛋期种鹅血清生化指标的影响

由表2可知,饲粮生物素添加水平对血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯含量没有显著影响(P>0.05)。0.2、0.3、0.4 mg/kg生物素组血清总蛋白含量显著高于对照组(P<0.05),0.1、0.2、0.3、0.5 mg/kg生物素组血清白蛋白含量显著高于对照组(P<0.05),0.2、0.3、0.4、0.5 mg/kg生物素组血清高密度脂蛋白胆固醇含量显著高于对照组(P<0.05)。饲粮生物素添加水平与血清总蛋白和高密度脂蛋白胆固醇含量之间存在显著二次关系(P<0.05)。
表2 生物素对产蛋期种鹅血清生化指标的影响

Table 2 Effects of biotin on serum biochemical indices of breeding geese during laying period

项目
Items		 生物素添加水平 Biotin supplemental level/(mg/kg) 均值
标准误
SEM		 P值 P-value
0(对照
Control)		 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 生物素
Biotin		 线性
Linear		 二次
Quadratic
总蛋白 TP/(g/L) 58.7b 63.8ab 67.3a 65.5a 65.2a 64.1ab 2.759 0.015 0.032 0.003
白蛋白 ALB/(g/L) 24.9b 27.0a 27.1a 27.4a 26.2ab 27.4a 0.279 0.047 0.051 0.081
甘油三酯 TG/(mmol/L) 2.54 2.89 2.90 2.91 2.89 2.84 0.092 0.872 0.463 0.340
总胆固醇 TC/(mmol/L) 2.61 2.38 3.79 3.41 4.01 3.21 0.306 0.631 0.253 0.396
高密度脂蛋白胆固醇
HDL-C/(mmol/L)		 1.96b 3.05ab 3.52a 3.35a 3.55a 3.38a 0.170 0.042 0.011 0.036
低密度脂蛋白胆固醇
LDL-C/(mmol/L)		 2.22 2.12 2.10 2.02 1.97 2.01 0.063 0.897 0.262 0.673

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 生物素对产蛋期种鹅十二指肠组织结构的影响

由表3可知,0.2、0.3、0.4、0.5 mg/kg生物素组的十二指肠绒毛高度显著高于对照组(P<0.05),且0.2 mg/kg生物素组的十二指肠绒毛高度显著高于其他各组(P<0.05)。0.3 mg/kg生物素组的十二指肠绒毛高度/隐窝深度显著高于除0.2 mg/kg生物素组外的其他各组(P<0.05)。饲粮生物素添加水平对十二指肠隐窝深度没有显著影响(P>0.05)。饲粮生物素添加水平与十二指肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度之间存在显著二次关系(P<0.05)。由图1可知,0.2、0.3、0.4、0.5 mg/kg生物素组绒毛排列较对照组更紧密有序。
表3 生物素对产蛋期种鹅十二指肠组织结构的影响

Table 3 Effects of biotin on duodenal histological structure of breeding geese during laying period

项目
Items		 生物素添加水平 Biotin supplemental level/(mg/kg) 均值
标准误
SEM		 P值 P-value
0(对照
Control)		 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 生物素
Biotin		 线性
Linear		 二次
Quadratic
绒毛高度
Villus height/μm		 658.14c 635.61c 853.96a 775.57b 653.94c 732.72b 19.479 <0.001 0.014 0.002
隐窝深度
Crypt depth/μm		 220.05 244.62 241.30 173.59 257.65 244.94 9.577 0.107 0.575 0.388
绒毛高度/隐窝深度
Villus height/crypt depth		 3.00b 2.63b 3.59ab 4.65a 2.59b 3.05b 0.211 0.011 0.698 0.030
图1 生物素产蛋期种鹅十二指肠形态结构的影响

Fig.1 Effects of biotin on duodenal morphology of breeding geese during laying period (40×)

2.3 生物素对产蛋期种鹅盲肠菌群结构的影响

根据前期生产性能和繁殖性能[15],选择对照组和0.2mg/kg生物素组16S rDNA高变区/ITS
的PCR扩增产物的高通量测序,以确定饲粮中添加生物素对种鹅盲肠菌群结构的影响。

2.3.1 产蛋期种鹅盲肠微生物Alpha多样性分析

由表4可知,对照组和0.2 mg/kg生物素组在群落丰富度(Chao1、ACE指数)和群落多样性(Shannon、Simpson、Coverage指数)上无显著差异(P>0.05)。
表4 产蛋期种鹅盲肠微生物Alpha多样性

Table 4 Alpha diversity of cecal microbiota of breeding geese during laying period

项目
Items		 生物素添加水平 Biotin supplemental level/(mg/kg) 均值标准误
SEM		 P值
P-value
0(对照 Control) 0.2
Chao1指数 Chao1 index 2 597.42 2 241.24 177.177 0.248
ACE指数 ACE index 2 895.30 2 418.88 181.593 0.576
Shannon指数 Shannon index 4.88 4.63 0.502 0.951
Simpson指数 Simpson index 53.38 54.46 13.499 0.573
Coverage指数 Coverage index 0.99 0.99 0.000 0.860

2.3.2 产蛋期种鹅盲肠内容物操作分类单位(OTU)聚类分析

同分组间的样本存在一定的特性和共性,根据聚类得到的OTU分析结果,分析不同组之间共有与特有的OTU,并进行可视化展示。由图2可知,对照组和0.2 mg/kg生物素组之间共同3 451种OTU,对照组特有1 508种OTU,0.2 mg/kg生物素组特有1 119种OTU。
图2 OTU分布比较Venn图

A:对照组;B:0.2 mg/kg生物素组。下图同。

Fig.2 Venn diagram of OTU distribution comparison

A: control group; B: 0.2 mg/kg biotin group. The same as below.

2.3.3 生物素对产蛋期种鹅盲肠微生物群落组成分析

由图3可知,在门水平下,对照组主要由拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、变形杆菌门、变形菌门、疣微菌门和放线菌门组成,0.2 mg/kg生物素组主要由拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、变形杆菌门、疣微菌门和放线菌门组成。其中,拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门的相对丰度占比约为85%,属于种鹅盲肠中的优势菌门。
图3 门水平物种分布组成

拟杆菌门:Bacteroidetes;厚壁菌门:Firmicutes;梭杆菌门:Fusobacteria;变形杆菌门:Proteobacteria;变形菌门:Epsilonbacteraeota;疣微菌门:Verrucomicrobia;放线菌门:Actinobacteria;其他:Others。

Fig.3 Composition of species distribution at phylum level

由图4可知,在属水平下,对照组和0.2 mg/kg生物素组主要由拟杆菌属、梭杆菌属、未分类拟杆菌属、未分类瘤胃球菌科、未分类拟杆菌属-ge、脱硫弧菌属和阿克曼氏菌属等组成。其中,0.2 mg/kg生物素组中属于有益菌属的拟杆菌属、阿克曼氏菌属的相对丰度占比高于对照组,属于有害菌属的脱硫弧菌属相对丰度占比低于对照组。
图4 属水平物种分布组成

其他:Others;拟杆菌属:Bacteroides;梭杆菌属:Fusobacterium;未分类拟杆菌属:Bacteroidales-unclassified;未分类瘤胃球菌科:Ruminococcaceae-unclassified;未分类拟杆菌属-ge:Bacteroidales-uncultured-ge;脱硫弧菌属:Desulfovibrio;理研菌科-RC9:Rikenellaceae-RC9-gut-group;弯曲杆菌属:Campylobacter;普雷沃氏菌科-Ga6A1:Prevotellaceae-Ga6A1-group;弗雷克氏志贺氏菌:Fournierella;罗伊氏乳杆菌:Lactobacillus;罕见小球菌属:Subdoligranulum;巨单胞菌属:Megamonas;阿克曼氏菌属:Akkermansia;未分类毛螺菌科:Lachnospiraceae-unclassified;麦氏梭状芽孢杆菌:Erysipelatoclostridium;另枝菌属:Alistipes。

Fig.4 Composition of species distribution at genus level

2.3.4 生物素对产蛋期种鹅盲肠微生物群落组成的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(前5种,差异物种筛选标准为P<0.05)。由图5可知,在门水平上,0.2 mg/kg生物素组盲肠迷踪菌门、蓝菌门的相对丰度显著高于对照组(P>0.05),盲肠细菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门的相对丰度显著低于对照组(P>0.05)。
图5 门水平差异物种比较箱图

细菌门:Patescibacteria;芽单胞菌门:Gemmatimonadetes;迷踪菌门:Elusimicrobia;绿弯菌门:Chloroflexi;蓝菌门:Cyanobacteria。

*代表差异显著(P<0.05)。下图同。

Fig.5 Comparative box plots of differential species at phylum level

* represents significant difference (P<0.05). The same as below.

由图6可知,在属水平上,0.2 mg/kg生物素组的盲肠福西亚马赛菌属和侏儒杆菌属的相对丰度显著高于对照组(P<0.05),盲肠罗姆布茨菌属、苏黎世杆菌属和黄酮菌属的相对丰度显著低于对照组(P<0.05)。
图6 属水平差异物种比较箱图

罗姆布茨菌属:Romboutsia;苏黎世杆菌属:Turicibacter;黄酮菌属:Flavonifractor;福西亚马赛菌属:Massilia;侏儒杆菌属:Pygmaiobacter。

Fig.6 Comparative box plots of differential species at genus level

2.3.5 生物素对产蛋期种鹅盲肠微生物群落组成的LDA

由图7可知,LDA阈值为2时,0.2 mg/kg生物素组盲肠中富集的是黄酮菌属和侏儒杆菌属,对照组盲肠中富集的是毛螺菌科-UGG-10、苏黎世杆菌属、史雷克氏菌属、双歧杆菌目、罗姆布茨菌属。
图7 LDA条形图

黄酮菌属:Flavonifractor;侏儒杆菌属:Pygmaiobacter;毛螺菌科-UGG-010:Lachnospiraceae-UGG-010;苏黎世杆菌属:Turicibacter;史雷克氏菌属:Slackla;福西亚马赛菌属:Massilia;双歧杆菌目:Bifidobacteriales;蛋白链球菌科:Peptostreptococcaceae。

Fig.7 LDA bar chart

2.4 产蛋期种鹅饲粮中生物素适宜添加水平

在本试验条件下,饲粮生物素添加水平与血清总蛋白、高密度脂蛋白胆固醇含量和十二指肠绒毛高度、绒毛高度/隐窝深度之间存在显著二次关系(P<0.05),以各指标为Y轴,以饲粮中生物素添加水平为X轴,分别拟合二次曲线,建立回归方程如下:
总蛋白=-82.5X2+49.65X+59.25 (X最大=0.30,P=0.02);
高密度脂蛋白胆固醇=-13.179X2+8.997 9X+2.093 6 (X最大=0.34,P=0.04);
绒毛高度=-1 524.1X2+861.94X+642.53 (X最大=0.28,P<0.01);
绒毛高度/隐窝深度=-13.393X2+7.125X+2.696 4 (X最大=0.26,P=0.01)。
由回归方程可知,使种鹅血清总蛋白、高密度脂蛋白胆固醇含量和十二指肠绒毛高度、绒毛高度/隐窝深度维持最佳时饲粮中生物素添加水平分别为0.26~0.34 mg/kg。

3 讨论

3.1 生物素对产蛋期种鹅血清生化指标的影响

生物素参与机体脂质代谢,能够对部分血清生化指标产生影响,调节血脂异常[17]。于会民等[18]研究表明,饲粮添加生物素可以提高肉仔鸡血清总蛋白、白蛋白和球蛋白含量,还能提高血清甘油三酯含量。也有研究表明,饲粮添加生物素对蛋鸭血清甘油三酯和总胆固醇含量没有显著影响,但可以提高蛋黄中总胆固醇含量[8]。本试验结果表明,在种鹅饲粮中添加生物素可以显著提高血清总蛋白、白蛋白和高密度脂蛋白胆固醇含量,与上述研究结果一致。其原因可能是生物素参与动物体内三羧酸循环和脂肪代谢,生物素通过蛋白质和脂肪代谢在维持正常的血糖水平中发挥重要作用。动物体内细胞蛋白质通过代谢反应,将全羧化酶降解成为生物胞素,生物胞素的水解也需要血清蛋白质进一步催化。生物素还能够激活蛋白激酶信号通路,诱导胰岛素分泌,导致葡萄糖激酶活性提高,糖、脂代谢相关基因表达上调。生物素也可与组蛋白和热应激蛋白等发生生物素酰化,从而以表观遗传形式参与甲基化和乙酰化等过程,对生化指标产生影响。

3.2 生物素对产蛋期种鹅肠道黏膜上皮组织形态的影响

肠道切片是最直观研究肠道上皮形态状况的手段之一。结合态的生物素需要被肠道中的降解酶分解,变为游离态生物素才能被动物体吸收[19]。肠道是禽类吸收营养物质的主要部位,生物素的主要吸收部位在小肠上端,而肠道吸收能力与绒毛高度和隐窝深度紧密相关。绒毛高度越高、隐窝深度越浅,代表肠道细胞成熟度高、分泌功能好,更好的吸收利用营养物质。有研究发现,生物素缺乏与肠道炎症和肠道上皮通透性增加等疾病有关[20-21]。本试验研究表明,饲粮添加生物素可以对种鹅十二指肠的绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度产生显著影响,表明生物素可以影响种鹅肠道上皮形态与发育,进而促进机体提高营养物质吸收利用。

3.3 生物素对产蛋期种鹅肠道菌群结构的影响

机体内有益菌和有害菌达到平衡时,才能维持畜禽机体健康,有效吸收营养物质[22]。家禽盲肠菌群结构以厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门为主,其中厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌群[23]。本试验中,产蛋期种鹅盲肠菌群中以拟杆菌门、厚壁菌门为主,属于种鹅盲肠中的优势菌门;其次为梭杆菌门、变形杆菌门、疣微菌门和放线菌门等。生物素常被用来调整菌群数量,有研究表明生物素缺乏会显著降低肉仔鸡盲肠内厌氧菌数量[18]。本研究中,饲粮添加生物素后种鹅盲肠菌群中的厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度占比增高,二者均为厌氧菌,很多厚壁菌可以产生芽孢抵抗脱水和极端环境。厌氧菌的增殖可竞争性地抑制好氧菌的增殖,多数好氧菌会抑制机体的生长,从而有效维持畜禽的微生态平衡,促进肠道健康。动物的脂肪代谢与肠道菌群关系密切,其中厚壁菌门和拟杆菌门的比例与短链脂肪酸的数量呈正相关[24]。短链脂肪酸可通过提高肠道上皮屏障功能,抑制肠道有害菌群[25],而生物素参与机体内脂肪酸合成,是碳水化合物和氨基酸脱羧中发挥重要作用的辅酶因子[26]。有研究证明在小鼠饮食中缺乏生物素会导致肠道菌群生态失调[27],在饲粮中添加植物生物素可以降低肉仔鸡盲肠内有害菌活性[28]。本试验结果表明,在产蛋期种鹅饲粮中添加生物素能够调节盲肠中菌群结构,降低有害菌数量。

4 结论

饲粮中添加适宜水平生物素能够提高产蛋期种鹅血清总蛋白、白蛋白和高密度脂蛋白胆固醇含量。0.2 mg/kg生物素组盲肠中属于有益菌的黄酮菌属、拟杆菌属和阿克曼氏菌属相对丰度高于对照组,表明生物素可以改善肠道黏膜上皮形态,调节肠道菌群结构。在本试验条件下,产蛋期种鹅饲粮生物素适宜添加水平为0.26~0.34 mg/kg。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
陈宏, 张克英, 陈代文. 生物素的生产应用及特殊功能[J]. 饲料博览, 2008(9):9-12.

CHEN H, ZHANG K Y, CHEN D W. Special function and application of biotin[J]. Feed Review, 2008(9):9-12. (in Chinese)

[2]
冯静芳, 蒋明宴. 生物素对鸡的作用及缺乏症的防制[J]. 国外畜牧学(猪与禽), 2003, 23(1):11-13.

FENG J F, JIANG M Y. Role of biotin in chickens and prevention of deficiency[J]. Animal Science Abroad(Pigs and Poultry), 2003, 23(1):11-13. (in Chinese)

[3]
刘春艳. 生物素在养猪生产中的应用[J]. 兽医导刊, 2020(23):104.

LIU C Y. Application of biotin in pig production[J]. Veterinary Orientation, 2020(23):104. (in Chinese)

[4]
邓奇风, 高凤仙. 生物素的营养代谢调控及生理功能研究进展[J]. 饲料与畜牧, 2016(9):33-35.

DENG Q F, GAO F X. Progress in the study of nutrient metabolism regulation and physiological function of biotin[J]. Feed and Husbandry, 2016(9):33-35. (in Chinese)

[5]
赵帅兵, 仝宗喜. 鸡生物素缺乏症研究进展[J]. 动物医学进展, 2008, 29(11):96-100.

ZHAO S B, TONG Z X. Progress on chicken biotin deficiency[J]. Progress in Veterinary Medicine, 2008, 29(11):96-100. (in Chinese)

[6]
刘汉林. 蛋鸡生物素添加效果试验[J]. 广东畜牧兽医科技, 1996, 21(2):4-6.

LIU H L. Experiment on the effect of adding biotin to laying hens[J]. Guangdong Journal of Animal and Veterinary Science, 1996, 21(2):4-6. (in Chinese)

[7]
武英, 王敬华, 赵燕, 等. 生物素对产蛋鸡生产性能的影响[J]. 中国饲料, 1995(21):19-20.

WU Y, WANG J H, ZHAO Y, et al. Effect of biotin on the performance of laying hens[J]. China Feed, 1995(21):19-20. (in Chinese)

[8]
梁铭其, 陈伟, 张亚男, 等. 生物素对产蛋高峰期蛋鸭产蛋性能、蛋品质、血液生化指标、卵巢发育及胫骨性状的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2023, 50(2):564-572.

DOI

LIANG M Q, CHEN W, ZHANG Y N, et al. Effects of biotin on laying performance,egg quality,plasma biochemical parameters,ovarian development and tibia characteristics of laying ducks in peak laying period[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2023, 50(2):564-572. (in Chinese)

[9]
王爽, 张亚男, 阮栋, 等. 饲粮生物素水平对产蛋初期蛋鸭产蛋性能,蛋品质及卵巢发育指标的影响[J]. 广东畜牧兽医科技, 2020, 45(4):41-45.

WANG S, ZHANG Y N, RUAN D, et al. Effects of dietary biotin levels on laying performance,egg quality and ovarian development indices in the early laying stage of layer ducks[J]. Guangdong Journal of Animal and Veterinary Science, 2020, 45(4):41-45. (in Chinese)

[10]
MORENO-MÉNDEZ E, HERNÁNDEZ-VÁZQUEZ A, FERNÁNDEZ-MEJÍA C. Effect of biotin supplementation on fatty acid metabolic pathways in 3T3-L1 adipocytes[J]. BioFactors, 2019, 45(2):259-270.

DOI

[11]
HE P, FENG L, ZHANG L, et al. The negative impacts of dietary biotin deficiency on antioxidant status,apoptosis and tight junction protein transcription of immune organs in grass carp (Ctenopharyngodon idella)[J]. Aquaculture, 2022, 547:737439.

DOI

[12]
DUPLESSIS M, GERVAIS R, LAPIERRE H, et al. Combined biotin,folic acid,and vitamin B12 supplementation given during the transition period to dairy cows:Part Ⅱ.Effects on energy balance and fatty acid composition of colostrum and milk[J]. Journal of Dairy Science, 2022, 105(8):7097-7110.

DOI

[13]
WEI X S, CAI C J, HE J J, et al. Effects of biotin and nicotinamide supplementation on glucose and lipid metabolism and milk production of transition dairy cows[J]. Animal Feed Science and Technology, 2018, 237:106-117.

DOI

[14]
党晓鹏, 刘梅. 生物素对蛋鸡代谢基因表达的调控及日粮推荐用量[J]. 江西饲料, 2017(6):6-10.

DANG X P, LIU M. Regulation of metabolic gene expression in laying hens by biotin and recommended dietary dosage[J]. Jiangxi Feed, 2017(6):6-10. (in Chinese)

[15]
孙小怡, 王宝维, 张名爱, 等. 生物素对种鹅繁殖性能和蛋品质与血清生殖激素的影响[J/OL]. 中国畜牧杂志:1-8 [2023-07-01]. https://doi.org/10.19556/j.0258-7033.20230325-02DOI:10.19556/j.0258-7033.20230325-02.

SUN X Y, WANG B W, ZHANG M A, et al. Effects of biotin on reproductive performance and egg quality of breeding geese with serum reproductive hormones[J/OL]. Chinese Journal of Animal Science:1-8 [2023-07-01]. https://doi.org/10.19556/j.0258-7033.20230325-02DOI:10.19556/j.0258-7033.20230325-02. (in Chinese)

[16]
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 饲料中水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、赖氨酸、蛋氨酸快速测定近红外光谱法:GB/T 18868—2002[S]. 北京: 中国标准出版社, 2003.

General Administration of Quality Supervision,Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. Method for determination of moisture,crude protein,crude fat,crude fibre,lysine and methinione in feeds-near infrared reflectance spectroscopy:GB/T 18868—2002[S]. Beijing: Standards Press of China, 2003. (in Chinese)

[17]
郭小权, 曹华斌, 胡国良, 等. 高能量低蛋白质日粮中添加生物素对蛋鸡脂类代谢的影响[J]. 中国兽医学报, 2012, 32(5):754-758.

GUO X Q, CAO H B, HU G L, et al. Effect of high-energy low-protein diet supplemented with biotin on fat metabolism of laying hens[J]. Chinese Journal of Veterinary Science, 2012, 32(5):754-758. (in Chinese)

[18]
于会民, 蔡辉益, 常文环, 等. 不同生物素添加水平对肉仔鸡生长性能、血清生理生化指标和机体免疫功能的影响[J]. 中国饲料, 2004(21):8-10.

YU H M, CAI H Y, CHANG W H, et al. Effect of different biotin levels supplementation on growth performance,serum physiological and biochemical indexes and immune function in broiler[J]. China Feed, 2004(21):8-10. (in Chinese)

[19]
李美君, 方热军, 李运虎. 生物素在动物生产中的应用研究进展[J]. 饲料与畜牧, 2010(3):21-24.

LI M J, FANG R J, LI Y H. Application of biotin in animal production[J]. Feed and Husbandry, 2010(3):21-24. (in Chinese)

[20]
FERNANDEZ-BANARES F, ABAD-LACRUZ A, XIOL X, et al. Vitamin status in patients with inflammatory bowel disease[J]. The American Journal of Gastroenterology, 1989, 84(7):744-748.

[21]
BONJOUR J P. Vitamins and alcoholism.V.Riboflavin,VI.Niacin,VII.Pantothenic acid,and VIII.Biotin[J]. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, 1980, 50(4):425-440.

[22]
汉可欣, 郭怡, 姜美盈, 等. 家禽肠道菌群对机体免疫功能影响的研究进展[J]. 现代畜牧兽医, 2022(9):90-93.

HAN K X, GUO Y, JIANG M Y, et al. Advanced progress on effect of poultry gut microbiota on immune function[J]. Modern Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2022(9):90-93. (in Chinese)

[23]
ABD EL-HACK M E, EL-SAADONY M T, ALQHTANI A H, et al. The relationship among avian influenza,gut microbiota and chicken immunity:an updated overview[J]. Poultry Science, 2022, 101(9):102021.

DOI

[24]
TURNBAUGH P J, LEY R E, MAHOWALD M A, et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest[J]. Nature, 2006, 444(7122):1027-1031.

DOI

[25]
BJERRUM L, ENGBERG R M, LESER T D, et al. Microbial community composition of the ileum and cecum of broiler chickens as revealed by molecular and culture-based techniques[J]. Poultry Science, 2006, 85(7):1151-1164.

PMID

[26]
李晓飞. 生物素对奶牛繁殖性能的影响及其内分泌机制研究[D].硕士学位论文. 郑州: 河南农业大学, 2015.

LI X F. Study on effect of reproductive performance of cows on biotin and endocrine mechanism[D].Master’s Thesis. Zhengzhou: Henan Agricultural University, 2015. (in Chinese)

[27]
YANG J C, JACOBS J P, HWANG M, et al. Biotin deficiency induces intestinal dysbiosis associated with an inflammatory bowel disease-like phenotype[J]. Nutrients, 2023, 15(2):264.

DOI

[28]
REN H, VAHJEN W, DADI T, et al. Synergistic effects of probiotics and phytobiotics on the intestinal microbiota in young broiler chicken[J]. Microorganisms, 2019, 7(12):684.

DOI

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