Chinese Journal of Animal Nutrition >

2026 , Vol. 38 >Issue 6: 4352 - 4365

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.349

RESEARCH PAPER

Effects of Dietary Crude Protein Levels on Growth Performance, Serum Biochemical and Antioxidant Indices and Plasma Metabolome of Ewes in Later Stage of Pregnancy

  • LU Yanfang , 1 ,
  • BIE Xue 1 ,
  • WANG Yong 2 ,
  • MA Chi 2 ,
  • LIU Xuewen 3 ,
  • XIE Huihui 3 ,
  • ZHANG Yaozhi 2 ,
  • JIANG Lili 2 ,
  • LI Mingyue 2 ,
  • ZHOU Yuxiang , 1, * ,
  • LI Changqing , 1, 2, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
  • 2 Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 100031, China
  • 3 Inner Mongolia Dumei Animal Husbandry Biotechnology Co., Ltd., Ulanhot 137500, China
* ZHOU Yuxiang, professor, E-mail: ;
LI Changqing, professor, E-mail:

Received date: 2025-11-24

  Online published: 2026-06-13

Fold

Abstract

This experiment aimed to investigate the effects of dietary crude protein levels on growth performance, serum biochemical and antioxidant indices and plasma metabolome of ewes in later stage of pregnancy. Thirty Donghanhu hybrid ewes with similar body weight [(70.17±2.17) kg] and good health condition in later stage of pregnancy (75±5 days of gestation), confirmed by B-ultrasound to be carrying twins or triplets, were selected and randomly divided into 3 groups, with 10 ewes per group. The three groups were fed experimental diets with high (group A, crude protein level of 16.11%, metabolizable energy level of 8.07 MJ/kg), low (group B, crude protein level of 12.10%, metabolizable energy level of 8.07 MJ/kg) and medium (group C, crude protein level of 14.31%, metabolizable energy level of 8.10 MJ/kg) crude protein levels, respectively. The experiment lasted for 70 days, including a 10-day pre-trial period and a 60-day formal trial period. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in performance of ewes among all groups (P>0.05). 2) Activities of aspartate aminotransferase and alkaline phosphatase in serum of ewes in group A were extremely significantly higher than those in groups B and C (P<0.01). The serum total protein content in group A was extremely significantly higher than that in group B (P<0.01) and significantly higher than that in group C (P<0.05). The serum urea nitrogen content in groups A and B was extremely significantly lower than that in group C (P<0.01). The serum albumin content in groups A and C was extremely significantly higher than that in group B (P<0.01). The serum creatinine content in group A was significantly higher than that in group B (P<0.05). The serum triglyceride content in group A was significantly higher than that in group C (P<0.05). 3) There were no significant differences in serum antioxidant indices among all groups (P>0.05). 4) Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analysis revealed that differential plasma metabolites between groups A and B were significantly enriched in the glycine, serine and threonine metabolism pathway; differential plasma metabolites between groups B and C were significantly enriched in the unsaturated fatty acid biosynthesis pathway; and differential plasma metabolites between groups A and C were significantly enriched in the amino acid biosynthesis pathway. In conclusion, under the conditions of this experiment, diet with crude protein level of 16.11% and metabolizable energy level of 8.07 MJ/kg (high crude protein level) is recommended for ewes in later stage of pregnancy.

Key words： crude protein; ewes; growth performance; plasma metabolome

Cite this article

LU Yanfang , BIE Xue , WANG Yong , MA Chi , LIU Xuewen , XIE Huihui , ZHANG Yaozhi , JIANG Lili , LI Mingyue , ZHOU Yuxiang , LI Changqing . Effects of Dietary Crude Protein Levels on Growth Performance, Serum Biochemical and Antioxidant Indices and Plasma Metabolome of Ewes in Later Stage of Pregnancy[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2026 , 38(6) : 4352 -4365 . DOI: 10.12418/CJAN2026.349

蛋白质是反刍动物必需的营养物质之一,是生命活动的承担者。在动物的生命活动中,蛋白质参与了组织的生长、更新和修复,当组织受到损伤时,蛋白质会作为构建新细胞和组织的基本材料[1]。反刍动物的蛋白质代谢以瘤胃微生物为核心驱动,具有独特的动态循环机制。饲料中的蛋白质首先在瘤胃内被微生物分解为氨、小肽和游离氨基酸,其中大部分氨和碳源被微生物重新合成为微生物蛋白,最终在小肠被宿主消化吸收,形成宿主主要的氨基酸来源[2-3]。这种“分解-再合成”过程使反刍动物能高效利用非蛋白氮,通过微生物转化将其纳入蛋白质代谢循环,显著降低其对高价饲料蛋白质的依赖。同时,部分蛋白质通过形成过瘤胃蛋白,绕过瘤胃降解直接进入小肠,弥补微生物蛋白中氨基酸不平衡的问题[4]。反刍动物可通过尿素再循环实现内源氮的重复利用,既能减少氮源排泄损失,又能适应低蛋白质饲粮,这一独特代谢模式提升了其氮源利用效率,也是优化反刍动物生产性能的重要基础。对反刍动物蛋白质代谢基础机制的研究已较为丰富,目前对妊娠期母羊营养调控的研究多聚焦于单羔品种,针对多羔妊娠母羊蛋白质营养调控的研究明显不足,对于多羔饲养的特定蛋白质需求缺乏深入的了解和研究。在妊娠期母羊的实际饲养过程中,多羔仍然按照单羔的饲喂和管理方式进行饲养,这导致了营养代谢病、产前瘫、死羔、弱羔、产奶少等一系列问题的频繁发生。因此,本试验拟研究不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期多羔母羊生长性能、血清生化和抗氧化指标、血浆代谢组的影响,旨在优化母羊的营养调控策略,同时为提高整个多羔性状母羊群体的健康水平和生产效益提供参考。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本次动物试验由宁夏大学科技伦理委员会审查批准,批准编号为NXU-A-2024-148。

1.2 试验设计与饲粮

以东寒湖杂交羊(东弗里生羊×小尾寒羊×湖羊)为试验动物,选取30只经B超检测后怀双羔或三羔的处于妊娠后期[妊娠(75±5) d]的体重[(70.17±2.17) kg]相近、健康状况良好的母羊,随机分为3组,每组10只。3个组分别饲喂高(A组,粗蛋白质水平为16.11%,代谢能水平为8.07 MJ/kg)、低(B组,粗蛋白质水平为12.10%,代谢能水平为8.07 MJ/kg)和中粗蛋白质水平(C组,粗蛋白质水平为14.31%,代谢能水平为8.10 MJ/kg)的试验饲粮。试验共70 d,其中预试期10 d,正试期60 d。
试验饲粮根据《肉羊营养需要量》(NY/T 816—2021)并结合实际生产配制,精粗比为5∶5,试验其饲粮组成及营养水平见表1。饲粮中粗蛋白质、粗灰分、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、钙和磷含量的测定分别参照GB/T 18868—2024、GB/T 6438—2007、NY/T 1459—2022、GB/T 20806—2022、GB/T 6436—2018、GB/T 6437—2018。
表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutritional levels of experimental diets (DM basis) %

项目
Items		 组别 Groups
A B C
原料 Ingredients
羊草 Chinese wildrye 50.00 50.00 50.00
玉米 Corn 12.00 15.00 15.00
豆粕 Soybean meal 13.00 8.25 12.50
膨化尿素 Puffed urea (200%) 0.85 0.50
甘蔗糖蜜 Cane molasses 1.50 1.50 1.50
玉米干酒糟及其可溶物(低脂) Corn DDGS (low fat) 3.00 3.00 2.50
喷浆玉米皮 Sprayed corn bran 10.00 10.00 5.00
统糠 Rice mill by-product 3.00 5.25 7.50
小麦麸皮 Wheat bran 4.65 5.00 3.25
石粉 Limestone 0.50 0.50 0.75
磷酸氢钙 CaHPO4 0.50 0.50 0.50
食盐 NaCl 0.50 0.50 0.50
母羊预混料 Ewe premix1) 0.50 0.50 0.50
合计 Total 100.00 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
代谢能 ME/(MJ/kg) 8.07 8.07 8.10
粗蛋白质 CP 16.11 12.10 14.31
粗灰分 Ash 4.58 4.66 4.86
酸性洗涤纤维 ADF 23.48 24.18 24.40
中性洗涤纤维 NDF 45.91 46.99 45.72
钙 Ca 1.53 1.52 1.62
磷 P 0.69 0.69 0.68

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 1 500 IU,VE 6.25 mg,VD3 350 IU,Zn 13.5 mg,Mn 7.5 mg,Cu 3 mg,I 0.15 mg,Co 0.042 mg。
2)代谢能为计算值[5],其余为实测值。ME was a calculated value[5], while the others were measured values.

1.3 饲养管理

本次饲养试验在内蒙古杜美生物科技有限公司进行,在饲养试验开始前对圈舍进行彻底的清理和消毒工作,并对试验羊完成驱虫、布病等相关筛查。饲养期间,各组羊采用相同的管理水平,每天分别在07:30和16:30各添加1次饲粮,自由饮水。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 生长性能

分别在正试期第1天和第60天,空腹测量并记录各组试验母羊的体重,分别记作初体重(IBW)和末体重(FBW),计算平均日增重(ADG);记录母羊每天的喂料和剩料量,计算干物质采食量(DMI)和料重比(F/G)。计算公式如下:
平均日增重(g/d)=(末体重-初体重)/试验天数;
干物质采食量(kg/d)=总采食量×干物质含量/试验羊数量;
料重比=干物质采食量/平均日增重。

1.4.2 血清生化指标

在正试期第60天,于晨饲前从每组中随机抽取5只试验羊进行颈静脉采血,血样静置30 min,在常温下以1 006×g的离心力离心10 min,收集约2 mL血清,-20 ℃冰箱保存,用于血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、葡萄糖(GLU)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、尿素氮(UN)、甘油三酯(TG)和肌酐(CR)含量或者活性的测定。指标检测由武汉赛维尔生物科技有限公司完成。

1.4.3 血清抗氧化指标

取1.4.2相同血清进行检测。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及总抗氧化能力(T-AOC)与丙二醛(MDA)的含量。所使用的ELISA试剂盒由江苏酶免实业有限公司提供。

1.4.4 血浆代谢组分析

血浆样品取自1.4.2中5只试验羊同一次颈静脉采血,血液置于10 mL的抗凝采血管中,静置30 min后,在常温下以1 006×g的离心力离心10 min,将从抗凝管中分离出的血浆分装到EP管,迅速放入液氮后保存于-80 ℃冰箱,用于血浆代谢组分析。采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)代谢组学技术进行血浆代谢组分析,将血浆样本从-80 ℃冰箱取出,在冰上解冻、涡旋、混匀,分装至离心管中,加入20%乙腈甲醇内标提取液、涡旋,在4 ℃条件下以16 099×g的离心力离心10 min,上清液移至新的离心管中,-20 ℃静置30 min;然后在4℃条件下以16 099×g的离心力再离心3 min,取上清液到进样瓶内衬管中,用于UPLC-MS/MS分析。血浆代谢组分析由广州基迪奥生物科技有限公司完成。
正离子模式(POS)下,流动相A为0.1%甲酸水溶液;流动相B为0.1%甲酸乙腈。
负离子模式(NEG)下,流动相A为0.1%甲酸水溶液;流动相B为0.1%甲酸乙腈。
在血浆代谢组分析中,首先对原始数据进行峰识别、峰过滤、峰对齐处理,得到包括质荷比、保留时间及峰面积等信息的数据结果,并获得正离子和负离子模式下的前体分子。为了使不同量级的数据具备可比性,对定量结果进行归一化处理,最后得到代谢物的鉴定与定量结果。

1.5 数据处理与分析

所有数据用Excel 2019初步整理,采用SPSS 27.0统计软件进行单因素方差分析,并用LSD法进行多重比较。P<0.05表示差异显著,结果数据均以“平均值±标准差(SD)”的形式表示。

2 结果与分析

2.1 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊生长性能的影响

由表2可知,各组间母羊的生长性能差异均不显著(P>0.05),但A组母羊的平均日增重、干物质采食量在数值上均高于B组和C组,且料重比在数值上低于B组和C组。
表2 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊生长性能的影响

Table 2 Effects of diets with different CP levels on growth performance of ewes in later stage of pregnancy

项目
Items		 组别 Groups P值
P-value
A B C
初体重 IBW/kg 69.38±2.55 70.44±2.31 70.69±1.79 0.473
末体重 FBW/kg 82.85±2.14 81.54±2.42 82.21±3.79 0.664
平均日增重 ADG/(g/d) 269.50±57.52 222.00±53.76 230.50±49.74 0.194
干物质采食量 DMI/(kg/d) 1.87±0.61 1.83±0.71 1.78±0.68 0.236
料重比 F/G 7.27±1.81 8.88±3.12 8.11±1.99 0.413

同行数据肩标无字母或者相同小写字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。表3、表4同。

In the same row, values with no letter or the same small letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01). The same as Table 3 and Table 4.

2.2 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血清生化指标的影响

由表3可知,A组母羊的血清中谷草转氨酶、碱性磷酸酶活性均极显著高于B组和C组(P<0.01);A组血清中总蛋白含量极显著高于B组(P<0.01),显著高于C组(P<0.05);A组和B组血清中尿素氮含量极显著低于C组(P<0.01);A组和C组血清中白蛋白含量极显著高于B组(P<0.01);A组血清中肌酐含量显著高于B组(P<0.05),与C组差异不显著(P>0.05);A组血清中甘油三酯含量显著高于C组(P<0.05),与B组差异不显著(P>0.05)。
表3 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血清生化指标的影响

Table 3 Effects of diets with different CP levels on serum biochemical indices of ewes in later stage of pregnancy

项目
Items		 组别 Groups P值
P-value
A B C
谷丙转氨酶 ALT/(U/L) 12.48±1.20 11.58±1.45 13.42±1.31 0.132
谷草转氨酶 AST/(U/L) 103.22±6.17Aa 82.36±3.93Bb 83.17±3.42Bb <0.001
碱性磷酸酶 ALP/(U/L) 171.03±34.36Aa 94.47±21.72Bb 109.62±25.45Bb 0.002
总蛋白 TP/(g/L) 59.52±1.65Aa 56.54±0.48Bb 57.54±0.31ABb 0.002
尿素氮 UN/(mmol/L) 5.22±0.24Bb 5.31±0.15Bb 6.35±0.21Aa <0.001
白蛋白 ALB/(g/L) 19.74±0.83Aa 15.12±0.61Bb 19.03±0.46Aa <0.001
肌酐 CR/(μmol/L) 83.49±2.51a 63.44±8.15b 70.26±16.59ab 0.035
甘油三酯 TG/(mmol/L) 0.31±0.02a 0.30±0.02ab 0.28±0.01b 0.024
葡萄糖 GLU/(mmol/L) 2.34±0.16 2.29±0.14 2.31±0.12 0.975

2.3 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血清抗氧化指标的影响

由表4可知,各组间母羊的血清抗氧化指标均差异不显著(P>0.05),其中,丙二醛含量在数值上随着饲粮粗蛋白质水平的下降有升高趋势,但是差异不显著(P>0.05)。
表4 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血清抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of diets with different CP levels on serum antioxidant indices of ewes in later stage of pregnancy

项目
Items		 组别 Groups P值
P-value
A B C
超氧化物歧化酶 SOD/(U/mL) 12.77±6.44 14.42±4.10 12.62±5.49 0.847
丙二醛 MDA/(nmol/mL) 2.15±0.99 2.95±1.26 2.24±1.66 0.595
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(U/mL) 94.68±35.67 129.03±4.65 115.25±29.02 0.165
过氧化物酶 CAT/(U/mL) 23.93±13.03 34.60±22.22 30.48±20.48 0.678
总抗氧化能力 T-AOC/(U/mL) 0.67±0.23 0.67±0.03 0.65±0.04 0.952

2.4 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血浆代谢组的影响

2.4.1 质量控制(QC)样本的主成分分析(PCA)

利用质谱技术开展代谢组学研究时,为获得可靠且高质量的代谢组学数据,检测过程中需采用QC样本进行质量验证。QC样本间越密集说明样本间差异小、稳定性高、数据质量好。如图1所示,在正、负混合模式下,QC样本间分布紧密聚集,说明本研究样本间重复性较好,数据可靠性高。
图1 质量控制样本的PCA得分图

A:A组 group A; B:B组 group B;C:C组 group C。下图同 the same as below。

Fig.1 PCA score plot of quality control samples

2.4.2 PCA

PCA能够从整体水平反映各组样本间的整体代谢物差异,并体现组内样本的变异度。如图2所示,A组 & B组的第1主成分为22.2%,第2主成分为17.2%;B组 & C组第1主成分为25.7%,第2主成分为16.7%;A组 & C组的第1主成分为20.2%,第2主成分为16.4%,且各组样本间分布明显分散,说明样本间存在差异代谢物。
图2 血浆代谢组PCA得分图

Fig.2 PCA score plots of plasma metabolome

2.4.3 正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)

OPLS-DA在偏最小二乘判别分析(PLS-DA)的基础上,能够更好地分离与分类无关的信息,在不降低模型预测能力的前提下,有效减少模型的复杂性和增强模型的解释能力,该方法可以最大程度查看组间差异。如图3所示,A组 & B组、B组 & C组和A组 & C组样本间均明显分离,说明组间血浆代谢物的差异较大。
图3 OPLS-DA得分图

Fig.3 OPLS-DA score plots

如图4所示,各图的Q2Y拟合回归线斜率为正,说明模型有意义;且黄点普遍位于蓝点上方,即R2Y>Q2Y,说明建模训练集和测试集的独立性较好。
图4 OPLS-DA模型置换检验图

R2Y:模型解释率 model explanation rate;Q2Y:模型预测能力 model predictive power。

Fig.4 Permutation test diagrams of the OPLS-DA model

2.4.4 差异代谢物分析

利用火山图分析代谢物的表达量差异,从而筛选出差异代谢物,结果如图5所示,A组 vs B组共筛选出差异代谢物85个,其中上调68个,下调17个;B组 vs C组共筛选出差异代谢物95个,其中上调35个,下调60个;A组 vs C组共筛选出差异代谢物28个,其中上调26个,下调2个。
图5 差异代谢物火山图

Fig.5 Volcano plots of differential metabolites

通过韦恩图(图6)可知,A组 vs B组共特有73个差异代谢物,A组 vs C组共特有35个差异代谢物,B组 vs C组共特有77个差异代谢物,且各组之间无共同差异代谢物,这说明饲喂不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠母羊血浆代谢物存在特异性影响。
图6 韦恩图

Fig.6 Venn diagram

2.4.5 差异代谢物的京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析

利用KEGG数据库对A组 vs B组、B组 vs C组以及A组 vs C组的血浆差异代谢物分别进行通路富集分析,确定出差异代谢物参与的最主要代谢通路。如图7~图9所示,根据P值大小筛选出排名前20个的差异代谢物通路。其中,A组 vs B组最具代表意义的代谢通路是甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路(表5),此通路中筛选出6个差异代谢物,其中上调5个(5-氨基酮戊酸、肌酸、肌氨酸、甘氨酸和胍基乙酸),下调1个(DL-丝氨酸);B组 vs C组最具代表意义的代谢通路是不饱和脂肪酸生物合成代谢通路(表6),此通路中筛选出5个差异代谢物[芥酸、花生四烯酸(不含过氧化物)、二十烯酸、硬脂酸和油酸],这些差异代谢物均下调;A组 vs C组最具代表意义的代谢通路是氨基酸生物合成代谢通路(表7),此通路中筛选出3个差异代谢物(甘氨酸、异柠檬酸和L-瓜氨酸),这些差异代谢物均上调。
图7 A组与B组差异代谢物KEGG富集气泡图

Fig.7 KEGG enrichment bubble chart of differential metabolites between groups A and B

图8 B组与C组差异代谢物KEGG富集气泡图

Fig.8 KEGG enrichment bubble chart of differential metabolites between groups B and C

图9 A组与C组差异代谢物KEGG富集气泡图

Fig.9 KEGG enrichment bubble chart of differential metabolites between groups A and C

表5 甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路差异代谢物(A组 vs B组)

Table 5 Differential metabolites of glycine, serine and threonine metabolic pathway (group A vs group B)

差异代谢物
Differential metabolites		 log2(差异倍数)
log2(FC)		 P值
P-value		 变量投影重要程度
VIP		 调节
Regulated
5-氨基酮戊酸 5-aminolevulinic acid 0.21 0.004 1.26 上调
肌酸 Creatine 0.24 0.002 17.34 上调
肌氨酸 Sarcosine 0.21 0.004 3.05 上调
甘氨酸 Glycine 0.37 0.048 1.59 上调
胍基乙酸 Guanidoacetic acid 1.70 0.028 2.43 上调
DL-丝氨酸 DL-serine -0.75 0.013 1.77 下调
表6 不饱和脂肪酸生物合成代谢通路差异代谢物(B组 vs C组)

Table 6 Differential metabolites of biosynthesis of unsaturated fatty acids metabolic pathway (group B vs group C)

差异代谢物
Differential metabolites		 log2(差异倍数)
log2(FC)		 P值
P-value		 变量投影重要程度
VIP		 调节
Regulated
芥酸 Cis-13-docosenoic acid -0.71 0.025 1.65 下调
花生四烯酸(不含过氧化物)
Arachidonic acid (peroxide free)		 -0.92 0.001 8.72 下调
二十烯酸 Eicosenoic acid -1.07 0.007 2.41 下调
硬脂酸 Octadecanoic acid -1.49 0.031 2.84 下调
油酸 Oleic acid -1.45 0.014 31.20 下调
表7 氨基酸生物合成代谢通路差异代谢物(A组 vs C组)

Table 7 Differential metabolites of biosynthesis of amino acid metabolic pathways (group A vs group C)

差异代谢物
Differential metabolites		 log2(差异倍数)
log2(FC)		 P值
P-value		 变量投影重要程度
VIP		 调节
Regulated
甘氨酸 Glycine 1.12 0.025 4.12 上调
异柠檬酸 Isocitric acid 0.97 0.023 13.24 上调
L-瓜氨酸 L-citrulline 0.59 0.039 2.79 上调

3 讨论

3.1 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊生长性能的影响

饲粮粗蛋白质水平是影响动物生长性能和饲料成本的重要因素,合理的粗蛋白质水平对保持动物正常的生长性能,降低动物对环境的氮排放量,并对降低饲养成本有重要的意义[6]。在本研究中,虽然各组间母羊的平均日增重差异均不显著,但随着饲养时间的延长妊娠后期母羊的体重呈增加趋势,且A组饲喂高粗蛋白质水平饲粮母羊的体重增长最快,这与陈乐祥等[7]研究结果相似,说明饲喂高粗蛋白质饲粮对妊娠后期母羊的体重可能有积极影响。本研究中,各组间母羊的干物质采食量无显著差异,但A组在数值上最高,有研究表明,绵羊饲喂不同蛋白质水平饲粮,各组间平均日采食量差异显著,且高蛋白质饲粮组(12%)的绵羊平均日采食量最高[8]。料重比作为评估饲料利用效率的重要指标,可反映母羊对饲粮中营养物质的消化、吸收以及转化能力。本研究中,各组间料重比均差异不显著,但A组在数值上最低,这与田春丽[9]的试验结果相似。综上所述,饲喂高粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊的生长性能在数值上有改善,但差异不显著,这可能是因为妊娠后期多羔母羊对饲粮蛋白质的需求更高,因此需要饲喂相对高水平的粗蛋白质饲粮来满足其营养需求。

3.2 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血清生化和抗氧化指标的影响

在本试验中,A组母羊的血清中总蛋白含量极显著或者显著高于B组、C组,并且A组血清中白蛋白含量极显著高于B组,这与李红丽[10]的研究结果相似,这可能是由于高粗蛋白质水平饲粮为妊娠后期母羊提供了丰富的氨基酸原料,肝脏合成血清总蛋白和白蛋白的底物限制被解除,合成效率显著提高。除此之外,白蛋白作为血液中主要的载体蛋白和渗透压调节物质[11],高蛋白质摄入能够通过机体代谢调节,增强肝脏白蛋白合成能力[12],以维持母体血液胶体渗透压稳定,保障营养物质向胎儿的转运[13]。血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性及尿素氮含量是评价家畜肝脏和肾脏功能的重要指标[14]。本研究结果表明,A组母羊的血清中谷草转氨酶活性极显著高于B组和C组,这是由于机体蛋白质的合成、氨基酸分解及氨解毒等过程需要肝脏的参与,饲喂高蛋白质水平饲粮的妊娠后期母羊肝脏代谢活动显著增强[15],肝细胞内谷草转氨酶合成与释放量增加,导致血清中谷草转氨酶活性升高[16],这与本研究中母羊的血清中总蛋白含量和谷草转氨酶活性变化一致。同时,妊娠后期母体与胎儿对营养的需求增加,高粗蛋白质水平饲粮能提供充足营养,但也可能引发机体轻微代谢应激,通过上调谷草转氨酶活性以适应蛋白质代谢的高强度需求,从而维持动物机体代谢平衡。血清中尿素氮含量可反映动物机体内蛋白质的利用情况[17]。在本研究中,A组母羊的血清中尿素氮含量极显著低于C组,这是与蛋白质利用率提高有关,饲粮粗蛋白质水平提高能够促进瘤胃微生物发酵,加快瘤胃内氨的吸收,使得尿素氮含量下降。血清中肌酐含量是反映动物机体肾功能的重要指标,血清中肌酐一般由饲料摄入以及自身肌肉组织代谢产生,通过肾小球的滤过作用排出体外[18]。本试验中,A组母羊的血清中肌酐含量显著高于B组,这是由于高粗蛋白质水平饲粮可促进妊娠后期母羊肌肉蛋白质的合成与周转,肌酸在肌肉中通过非酶促反应脱水生成肌酐的过程加速,导致肌酐生成量增加,血清中肌酐含量随之升高[19]。同时,妊娠后期母体与胎儿对营养的需求旺盛,高粗蛋白质水平饲粮可激活机体整体代谢通路,肌肉组织能量代谢增强,这进一步推动肌酸向肌酐的转化,间接提高血清肌酐含量。甘油三酯含量可反映动物机体内脂质代谢情况[20]。在本试验中,A组母羊的血清中甘油三酯含量显著高于C组,这可能是由于糖与脂代谢协同调节的作用,高粗蛋白质水平饲粮中富余的氨基酸可通过糖异生转化为葡萄糖,葡萄糖进一步促进肝脏脂肪酸合成及甘油三酯组装[21]。由于妊娠后期母羊能量需求旺盛,该代谢通路活性增强,导致血清中甘油三酯生成增加[22]。除此之外,高蛋白质水平摄入可抑制脂肪动员,同时促进脂肪组织中甘油三酯的合成与储存[23],部分甘油三酯释放入血,使血清中甘油三酯含量显著提高。血清中碱性磷酸酶活性提高表示小肠上皮对营养物质吸收能力的增强[24]。在本研究中,A组母羊的血清中碱性磷酸酶活性极显著高于B组和C组,导致这一结果的原因可能是碱性磷酸酶参与肝脏磷酸酯代谢,高粗蛋白质水平饲粮使母羊肝脏蛋白质合成、氨基酸分解等代谢活动增强,从而刺激肝细胞合成碱性磷酸酶并释放入血,以满足代谢过程中磷酸基团转移的需求。在本研究中,各组间母羊的血清抗氧化指标均差异不显著,其中,丙二醛含量在数值上随着饲粮粗蛋白水平的下降有升高趋势。这可能是由于低粗蛋白质水平饲粮中蛋白质含量无法满足妊娠后期母羊特殊的生理需求,因此母羊启动脂肪酸代偿供能机制以维持正常生理活动,进而导致机体脂肪酸代谢物含量升高。研究发现,不饱和脂肪酸对动物机体的免疫力及抗氧化能力具有积极调控作用[25],而Ji等[26]的研究发现,饲粮中添加α-亚麻酸可提升奶牛的免疫功能与抗氧化能力,该研究结论与本研究中血清抗氧化指标的结果相吻合。

3.3 不同粗蛋白质水平饲粮对妊娠后期母羊血浆代谢组的影响

代谢组学主要通过分析机体内代谢物的变化来揭示相关生命活动的机理[27]。为更加直观地观察各组间代谢通路的差异显著性及代谢物的富集情况,本试验将正、负离子模式下3组样本中的差异代谢物合并,通过KEGG通路富集分析,分别筛选出各自的核心代谢通路。
A组 vs B组差异代谢物显著富集在甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路上,此通路中筛选出的差异代谢物有6个,相较于A组,B组5-氨基酮戊酸、肌酸、肌氨酸、甘氨酸和胍基乙酸均显著上调,丝氨酸显著下调。肌氨酸是甘氨酸代谢的中间产物,二者可双向转化;5-氨基酮戊酸则是血红蛋白合成前体[28]。高粗蛋白质水平饲粮的氨基酸(尤其是丝氨酸前体)供应充足,机体无需通过通路内转化合成关键物质,代谢流向更倾向于蛋白质合成等直接利用途径;低粗蛋白质水平饲粮的氨基酸供应相对有限,通过上调甘氨酸、胍基乙酸等物质的合成,优化肌酸代谢[29](满足妊娠后期肌肉能量储备需求)及卟啉合成(5-氨基酮戊酸为前体,支持胎儿造血与能量代谢),形成代偿性调节。同时,丝氨酸为功能性非必需氨基酸[30-31],可维持免疫稳态,主要来源于糖酵解中间产物及甘氨酸合成,也是甘氨酸、半胱氨酸的前体,其一碳单位的重要供体,饲喂低粗蛋白质水平饲粮母羊可能因一碳单位需求增加(如DNA甲基化、嘌呤合成,支持胎儿生长发育),促进丝氨酸向甘氨酸转化并释放一碳单位,导致丝氨酸含量显著下调,而甘氨酸作为转化产物及一碳单位代谢中间体,含量相应升高。
B组 vs C组差异代谢物显著富集在不饱和脂肪酸生物合成代谢通路上,此通路中筛选出的差异代谢物有5个,相较于B组,C组芥酸、花生四烯酸(不含过氧化物)、二十烯酸、硬脂酸和油酸均下调。这几种代谢物均属于脂肪酸,而脂肪酸作为动物油脂的核心组成,是机体重要的能量供给物质[32]。低蛋白质水平饲粮中蛋白质含量较低,无法满足母羊基础生理需求,因此母羊启动脂肪酸代偿供能机制以维持正常生理活动,进而导致这几种脂肪酸代谢物含量升高,而中粗蛋白质水平饲粮中蛋白质供应相对充足,妊娠后期母羊优先将能量和代谢前体(如乙酰辅酶A)分配至蛋白质合成,满足母体自身及胎儿发育需求,导致不饱和脂肪酸生物合成的底物供应减少,相关脂肪酸合成受阻,导致其下调。
A组 vs C组差异代谢物显著富集在氨基酸生物合成代谢通路上,此通路中筛选出的差异代谢物有3个,相较于A组,C组甘氨酸、异柠檬酸、L-瓜氨酸均上调。氨基酸是构成生物体的基本物质,可进入三羧酸循环参与有氧代谢为机体供能,在生命活动中发挥重要作用[33]。异柠檬酸作为三羧酸循环中间产物,会经脱氢、脱羧反应生成乙酰辅酶A,并释放高能磷酸键,从而参与能量供给[34]。饲喂低粗蛋白质水平饲粮母羊因外源蛋白质无法满足妊娠后期其特殊的生理需求,导致机体氨基酸生物合成代谢通路活性上升,促使甘氨酸、异柠檬酸、L-瓜氨酸含量升高来满足母羊的营养需求,这说明饲喂粗蛋白质水平饲粮母羊无需消耗额外能量用于氨基酸生物合成的代偿,营养物质的利用效率提高,且充足的氨基酸可促进母体肌肉蛋白质沉积、胎盘发育及胎儿组织器官形成,相较于低粗蛋白质水平饲粮,高粗蛋白质水平饲粮预期可以更好地保障母羊产后恢复及羔羊出生体重和活力达标,为后续生产性能奠定基础。

4 结论

综上所述,在本试验条件下,饲喂粗蛋白质水平为16.11%、代谢能水平为8.07 MJ/kg的饲粮对妊娠后期母羊的生长性能和血清抗氧化指标无负面影响,可提高母羊血清总蛋白、甘油三酯含量及碱性磷酸酶活性,降低尿素氮含量;同时,无需通过消耗额外能量调节氨基酸的生物合成代谢通路以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路。因此,推荐妊娠后期母羊饲喂粗蛋白质水平为16.11%、代谢能水平为8.07 MJ/kg的高粗蛋白质水平饲粮。

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