肉鸡胴体肌肉主要分布在胸和腿上,胸、腿肌的质量和产量是影响家禽屠宰性能的重要因素,也是家禽育种主要考虑的性状之一。考虑到白肉的经济重要性,有关家禽品种选育、基因改良的工作不断展开,以提高肉鸡胸肉产量,胸肌的大小和产量是衡量家禽生产性能的一个重要变量。事实上,在现代高度集约化的饲养方式和不断改善的生产环境背景下,品种选育、改良在提高胸肉产量方面已经取得了较大成功。但是,胸肉产量的提高与我国对腿肉需求的情有独钟、肉品质的不尽人意矛盾日益突出。因此,针对提高腿肉产量、改善肌肉品质的研究已成为畜牧生产者和科技工作者共同关注的课题,无论是促进腿肌的生长发育和产量,还是改善肉品质都需要对骨骼肌的生长发育规律有个比较清晰的了解。
Aguilar等[ 1 ]报道家禽的生长发育过程呈“S”型,包括3个阶段,指数增长阶段、中间过渡阶段和生长速率逐渐降低阶段,遵循一个渐近线的增长。Gous等[ 2 ]和Anthony等[ 3 ]表明Gompertz模型可以应用于不同畜禽的生长发育规律研究。Hancock等[ 4 ]1995年利用Gompertz模型描述了不同品系肉仔鸡活重(live weight,LW)和体组分的生长发育过程。通过Gompertz模型方程还可以计算出生长发育过程中一些重要的生理学参数,如成熟体重、拐点日龄、生长速率等。
再者,基因型的改变会导致肌肉产量不同,肌肉产量不同可能是因为肌纤维的数量和大小不同。Swatland等[ 5 ]1974年报道双股肌肉牛肌纤维数量是普通肉牛的2倍,然而,对于肉鸡肌肉产量增加的原因是否因为肌纤维数量、大小的不同还不得而知。但是,通过对肉鸡生长速度和肌肉产量进行品种选育发现,商品肉鸡品系的肌纤维横截面积显著增大[ 6,7 ]。与此同时,越来越多的研究试图揭示不同畜禽的肌纤维特性,但对于肌纤维特性(直径、密度等)的测定存在一定方法学上的困难。因此,本试验以爱拔益加(AA)肉公鸡为试验对象,旨在研究其LW、胸肌重(breast muscle weight,BMW)、腿肌重(thigh muscle weight,TMW)以及肌纤维的生长发育规律,明确肌纤维直径(muscle fiber diameter,MFD)与LW、BMW以及TMW的异速生长关系,以期为营养因子促进不同骨骼肌的生长发育、改善肉品质提供一定的理论支持。 1 材料与方法 1.1 试验材料
AA肉公鸡购自北京华都肉鸡公司,饲养试验于中国农业科学院中试基地进行。
1.2 动物分组与饲养管理将84只体重相近的1日龄AA肉公鸡(1个组)随机分为6个重复(笼),每个重复14只鸡。按照NRC(1994)推荐的营养水平配制饲粮,试验饲粮组成及营养水平见表1。采用立体笼养,按AA肉仔鸡饲养手册推荐程序进行常规管理及免疫,试鸡自由采食及饮水,24 h光照。
![]() | 表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Compsition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) % |
于1、7、14、21、28、35、42日龄,以重复为单位对肉鸡进行空腹称重。每个重复取接近平均体重的肉鸡1只,共6只,称重解剖,记录LW、TMW、BMW。在胸肌(pectoral muscle,PM)、大腿肌(biceps femoris muscle,BFM)和小腿肌(gastrocnemius muscle,GM)处取约1 cm3肉样各2份,用锡箔纸包裹后投入液氮中快速冷冻,然后转入-70 ℃超低温冰箱中待用。
1.4 组织切片制作及图像分析处理从超低温冰箱中取出肉样放到可控温冰冻机(Leica CM3050S)上切片,厚度为12 μm,进行琥珀酸脱氢酶法(SDH)染色[ 8 ]。将制作好的切片在倒置显微镜(SZX-TR30,OLYMPUS,日本)下拍照,运用Image Pro-plus 6.0软件(Media Cybernetics,Inc.)测定肌纤维直径,每个样品做3个重复,取平均值。
1.5 数据处理及方法分析计算各日龄不同体型参数、肌纤维直径的平均值以及累积生长系数和相对生长系数[ 9 ]并作图,其中累积生长系数为各年龄阶段的实际值,相对生长系数(%)=[2×(终值-初值)/(终值+初值)]×100,用以表示畜禽的生长强度。利用SPSS 18.0非线性回归方法对Gompertz模型中的参数进行估计,曲线回归拟合肉公鸡组织学特性与体组分的异速生长关系,F检验确定拟合方程显著性。利用ANOVA过程进行单因子方差分析并进行Duncan氏法多重比较检验,P<0.05为差异显著。肉公鸡LW及骨骼肌生长发育曲线利用Origin 8.0绘制。
Wt=Wmexp{-exp[-B(t-t*)]}。式中,t:日龄,为自变量(d);Wt:t日龄体重或体组分重,为依变量(g);Wm:成熟体重或体组分重参数;B:体重或体组分重成熟前的生长速率参数;t*:体重或体组分重达到最大生长速率时的日龄参数。其中,拐点体重:0.368Wm(即Wm/e);拐点日龄:t*;最大日增重:Wm×B/e。
2 结 果 2.1 不同日龄AA肉公鸡骨骼肌生长发育分析从累积生长(表2、图1和图2)看,AA肉公鸡LW、BMW及TMW随日龄增加不断增加,生长曲线较平滑,14日龄前生长较缓慢,14日龄后生长逐步加快。从相对生长(表3和图3)看,不同时期骨骼肌的生长强度不同。胸肌在7日龄时生长强度(相对生长系数为144.66%)最大,其次是14日龄(相对生长系数为108.09%);而腿肌在14日龄生长强度(相对生长系数为98.51%)最大,其次是21日龄(相对生长系数为73.61%)。
![]() | 表2 不同日龄AA肉公鸡的活重、胸肌重及腿肌重(平均值±标准差) Table 2 LW,BMW and TMW of AA male broilers at different days of age ( ±SD) |
![]() | 图1 AA肉公鸡活重的累积生长曲线 Fig.1 Accumulative growth curve of LW of AA male broilers |
![]() | 图2 AA肉公鸡胸肌重、腿肌重的累积生长曲线 Fig.2 Accumulative growth curves of BMW and TMW of AA male broilers |
![]() | 表3 不同日龄AA肉公鸡骨骼肌的相对生长系数 Table 3 Relative growth coefficients of skeletal muscles of AA male broilers at different days of age % |
![]() | 图3 AA肉公鸡胸肌重、腿肌重的相对生长曲线 Fig.3 Relative growth curves of BMW and TMW of AA male broilers |
采用Gompertz模型曲线拟合AA肉公鸡LW、BMW及TMW随日龄变化的生长发育规律,模型参数估计值和拟合度(R2)见表4,Gompertz模型能较好地拟合肉鸡LW、BMW及TMW随日龄变化的回归关系,R2≥0.97,拐点日龄为41.18、35.64和38.63日龄,BMW及TMW达到最大生长速率的时间早于LW,而又以BMW达到最大生长速率时间最早,由B值可知,胸肌和腿肌的生长 速率大于整体的生长速率,胸肌的生长速率大于 腿肌的生长速率。LW、BMW及TMW达到最大生长速率时的拐点重量分别为2 267.98、161.12和152.75 g,最大日增重分别为84.56、7.91和6.43 g。
![]() | 表4 AA肉公鸡活重、胸肌重和腿肌重的Gompertz模型参数估计值及拟合度、拐点重量、拐点日龄及最大日增重 Table 4 Fitting degree and parameters evaluation of Gompertz model,weight of inflexion,days of inflexion and max daily gain for LW,BMW and TMW of AA male broilers |
由表5、图4所示,同日龄胸肌纤维直径(pectoral muscle fiber diameter,PMFD)、大腿肌纤维直径(biceps femoris muscle fiber diameter,BFMFD)和小腿肌纤维直径(gastrocnemius muscle fiber diameter,GMFD)不同。出生时(1日龄),PMFD、BFMFD和GMFD分别为7.14、10.69和12.68 μm,PMFD显著小于GMFD(P<0.05);7日龄,GMFD显著大于PMFD和BFMFD(P<0.05);14日龄,PMFD 由表6所示,不同日龄肌纤维的相对生长不同,7日龄胸肌纤维生长强度(相对生长系数为61.09%)最大,其次是21日龄(相对生长系数为47.58%),28~42日龄逐渐降低,大腿肌纤维生长 强度最大的时间是14日龄(相对生长系数为46.52%)和35日龄(相对生长系数为44.13%),小腿肌纤维生长强度最大的时间是14日龄(相对生长系数为61.28%),21~42日龄生长强度逐渐降低。
利用SPSS 18.0曲线回归拟合1~42日龄肌纤维直径随日龄变化的关系,如表7所示,不带常数项的幂回归R2最高,都在0.91以上,F检验均达到极显著水平(P<0.01),表明幂函数方程能较好地描述骨骼肌肌纤维直径随日龄的生长关系。幂函数方程表达式为Dt=a×Tbt,其中Tt表示日龄,为因变量,Dt表示AA肉公鸡Tt日龄时的肌纤维直径,为依变量,a、b为参数。表7显示了AA肉公鸡骨骼肌纤维直径随日龄变化的幂回归方程参数估计值及拟合度。 利用SPSS 18.0曲线回归拟合AA肉公鸡肌纤维直径与LW、BMW及TMW的异速生长关系,建立的多种回归关系方程见表8。可知,PMFD与LW曲线回归的异速生长方程拟合结果中以多项式回归和幂回归最好,R2=0.99;BFMFD与LW曲线回归的异速方程拟合结果中以多项式回归最好,R2=0.99;GMFD与LW曲线回归的异速方程拟合结果中以多项式回归和线性回归最好,R2=0.97;PMFD与BMW曲线回归异速方程拟合结果中以幂回归和多项式回归最好,i>R2≥0.99;BFMFD随TMW变化的拟合方程中以多项式回归最好,R2=0.97;GMFD随TMW变化拟合方程中以对数回归、多项式回归最好,R2=0.99,以上F检验均达到极显著水平(P<0.01)。
骨骼是家禽的早熟部位,早期生长发育迅速,后期减缓,一般蛋鸡在最初10周龄发育最快,8周龄时骨骼达到成年骨骼的75%,10周龄达到成年骨骼的82%,12周龄则达到成年骨骼的90%以 上,20周龄时完成骨骼的全部发育[ 12 ]。本试验 中,AA肉公鸡LW、BMW和TMW随日龄逐渐增加,累积生长曲线均较平滑,14日龄前生长较缓慢,14日龄后生长逐步加快,由Gomperz方程拟合曲线拐点日龄可知LW生长速率在42日龄左右达到高峰,而BMW和TMW在分别在35、38日龄左右达到高峰,38~42日龄生长速率开始下降。这与李世杰等[ 13 ]和程郁昕等[ 14 ]分别对艾维茵肉鸡和AA肉鸡骨骼肌生长发育规律的报道基本一致。 由试验结果可知,随着日龄的增加,AA肉公鸡PMFD、BFMFD和GMFD逐渐增加,不同时期相同部位肌纤维的生长发育不同,这与陈国宏等[ 15 ]和杨笃宝等[ 16 ]报道一致。1~7日龄,PMFD的生长强度明显大于BFMFD和GMFD,相对生长系数为61.09%;8~14日龄,GMFD生长强度大于PMFD和BFMFD,相对生长系数为61.28%;15~21日龄,PMFD生长强度大于BFMFD和GMFD,相对生长系数为47.58%;29~35日龄,BFMFD生长强度大于PMFD和GMFD,相对生长系数为44.13%。这说明不同时期、不同部位的肌纤维生长速度不同。
3.3 AA肉公鸡生长发育回归方程拟合
Brody[ 17 ]发现了体增重随日龄增长的非线性,并提出了不对称的S形曲线能更好地对动物生长过程加以数学描述的理论。Ricklefs[ 18 ]对用S形曲线来描述不同家禽品种生长过程作了进一步阐述,用S形生长曲线估测日本鹌鹑和火鸡基因对其生长的影响,前者是用Logistic和Gompertz生长模型拟合了3个快速生长品系的体重,而后者是将它们拟合到Logistic、Gompertz和Bertalanffy模型中加以估测。Nestor等[ 19 ]发现禽类出壳后的生长过程分为2个阶段:一个是指数生长阶段,另一个是线性生长阶段。目前,Gompertz、Logistic、Bertalanffy、Richard、Black及Bridges模型均能准确反映动物的生长发育规律,而以Gompertz模型拟合效果最好,表达简单而且其参数具有生物学意义等优点被广泛采用[ 20,21,22 ]。本试验采用Gompertz模型对AA肉公鸡LW、BMW和TMW生长数据进行拟合,建立了肉鸡体重和体组分随日龄变化的函数关系,R2≥0.97,F检验均达到极显著水平。胸肌的拐点体重、生长速率和最大日增重均大于腿肌,而且胸肌达到最大生长速率的时间早于腿肌,腿肌又早于整体,再次证明骨骼肌是家禽的早熟部位,函数参数所揭示的肉鸡的生长规律与肉鸡实际生长规律较为符合。
肌肉组织中肌纤维的数目在出生时已基本固定,肌纤维的生长主要是直径的增加[ 23 ],另据孙玉民等[ 24 ]、蒋福虎等[ 25 ]报道,肌纤维随年龄增长显著增粗,但肌束内肌纤维数目无显著变化。后天的因素,包括年龄、营养水平、运动量的增加,都会影响肌纤维直径的大小[ 26 ]。本试验条件下,肌纤维直径随日龄逐渐增加,利用SPSS分析发现不同骨骼肌纤维直径与日龄之间存在很强的正相关,为此建立肌纤维直径与日龄的幂回归方程,R2≥0.99,在肌纤维直径与日龄的回归方程未见报道的情况下,此回归方程可以用来预测骨骼肌纤维直径大小。 异速生长系数是表示某块骨骼肌相对于整体增长率的生长率。据报导,雄性火鸡胸部、大腿部、小腿部和翅膀在15~26周龄期间异速生长系数分别为1.38、0.93、0.81和0.53[ 27 ]。然而,异速生长系数随年龄而变,肉鸡某一部分的相对生长率的变化呈2个时向型[ 28 ]。在6日龄内,腿部比整体长得慢,而在8~56日龄,腿部则比整体长得快,另外,胸部和翅膀在58日龄内一直比整体长得快。Sano等[ 29 ]报道火鸡胸肌、腿肌和翅肌的异速生长系数变化呈2个时向型,以4周龄为转折点。动物体与体组分间存在较为严格的异速生长关系,可以建立相互间的异速生长方程[ 30,31 ]。本试验通过SPSS曲线回归拟合AA肉公鸡骨骼肌纤维与LW、BMW和TMW的异速生长关系,建立了多种回归方程,结果显示不同肌纤维的异速生长回归方程并不相同。表5 不同日龄AA肉公鸡骨骼肌纤维直径(平均值±标准差) Table 5 Skeletal muscle fiber diameters of AA male broilers at different days of age (x±SD) μm
图4 AA肉公鸡骨骼肌肌纤维的累积生长曲线 Fig.4 Accumulative growth curves of skeletal muscle fibers of AA male broilers 表6 不同日龄AA肉公鸡骨骼肌肌纤维相对生长系数 Table 6 Relative growth coefficients of skeletal muscle fibers of AA male broilers at different days of age % 表7 AA肉公鸡骨骼肌纤维直径幂回归方程参数估计值及拟合度 Table 7 Fitting degree and parameters evaluation of power regression model of skeletal muscle fiber diameters of AA male broilers 表8 AA肉公鸡骨骼肌纤维直径与活重、胸肌重及腿肌重回归方程参数估计值及拟合度 Table 8 Fitting degree and parameters evaluation of regression model between skeletal muscle fiberdiameter and LW,BMW and TMW of AA male broilers
图5 AA肉公鸡骨骼肌肌纤维的相对生长曲线 Fig.5 Relative growth curves of skeletal muscle fibers of AA male broilers
① 本试验针对AA肉公鸡早期(1~42日龄)骨骼肌的生长发育规律及组织学特性进行研究,对于家禽的整个生长发育过程而言并不完整,因此拟合的模型也仅适用于对1~42日龄肉公鸡生长发育的预测。
② AA肉公鸡在21日龄前绝对增重不大,但相对生长较大;22~42日龄绝对增重不断上升,而相对生长不断下降。其中胸肌在1~14日龄生长发育较快,腿肌在8~21日龄生长发育较快,在此之前可以增加营养供给或添加特定营养因子有针对的促进骨骼肌的生长发育。再者,胸肌到达生长高峰的时间最早,生长速率最快,因此,可以在胸肌生长高峰过后、腿肌生长高峰之前提供充足的营养供给或特定营养因子,以满足腿肌的生长发育需求,提高腿肉产量。
③ 不同的品种、年龄、性别、营养状况和运动因素等方面会导致肌纤维特性变化。快大型肉鸡虽然生长发育速度快,饲料报酬高,但肌纤维直径较大,肉质较差。试验提示AA肉公鸡随日龄、体组分重增加的同时增加了肌纤维的直径,肉品质降低。
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