2. 四川省草原科学研究院, 成都 625014
2. Sichuan Academy of Grassland Sciences, Chengdu 625014, China
牦牛主要分布在我国的青海、西藏、四川、甘肃、新疆、云南等地以及青藏高原周边国家,我国境内牦牛总数约占世界总牦牛数的92%[1]。黄牛(♂)与牦牛(♀)杂交F1代称为犏牛,犏牛具有显著的杂种优势,其产奶量和生长速度方面都优于牦牛[2]。牦牛和犏牛是世界上能适应青藏高原特殊自然环境的特有牛种,是牧民赖以生存的生产资料和生活资料,对当地的经济和文化均有重要影响[3]。牛肉肌内脂肪(IMF)含量与肉品风味的形成、多汁性及嫩度等息息相关,从而决定牛肉品质和市场价值[4-5]。IMF沉积取决于脂肪酸合成与分解的动态平衡,受到脂肪酸合成酶与分解酶等相关基因表达的调控。脂肪酸合成能力受到乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、固醇调节元件结合蛋白-1(SREBP-1)、脂肪酸合成酶(FAS)、过氧化物酶增殖激活受体γ(PPARγ)等基因表达调控[6-7]。脂肪酸分解能力受到激素敏感脂肪酶(HSL)和肉碱转移酶-1(CPT-1)等基因表达调控[8-9]。以前的研究多集中在牦牛或犏牛肉营养品质及风味物质的研究[10-11],目前还没有比较牦牛与犏牛IMF沉积相关基因表达差异的研究。因此,本试验旨在比较牦牛与犏牛生长性能、屠宰性能、肉品质和IMF沉积相关基因表达的差异,以期对牦牛改良育种提供基础理论,同时对牦牛肉和犏牛肉资源的开发具有重要意义。
1 材料与方法 1.1 试验动物、试验设计和饲养管理选用10头体重、年龄(4岁)相近的健康麦洼公牦牛和公犏牛(藏黄牛×麦洼牦牛),按照随机区组试验设计分为牦牛组和犏牛组,每组5头牛。牦牛组和犏牛组都饲喂同一种饲粮。根据我国《肉牛饲养标准》 (NY/T 815—2004)[12]中体重200 kg、平均日增重(ADG)500 g营养需要设计配方。基础饲粮精粗比按照23 : 77的干物质(DM)基础人工配制成全混合日粮。基础饲粮组成及营养水平见表 1。预饲15 d后进行153 d的正式试验。牦牛和犏牛均为舍饲,每头牛单栏拴养饲喂,每天饲喂2次(08:00和16:00)。试验牛的饲养管理按照肉牛常规管理进行,自由采食和饮水。试验在四川省阿坝州松潘县牦牛养殖专业合作社进行。
每15 d采集1次饲料样品,用于营养成分的测定。参照AOAC (1999)[13]方法分析饲料样品DM、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)和粗灰分(Ash)含量。中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest等[14]方法检测。
1.2.2 生长性能和屠宰性能测定每天记录饲料实际饲喂量,每天收集剩余饲料存于-20 ℃冰箱,每15 d测定1次投入饲料和剩余饲料含量,用于试验期内平均日采食量(ADFI)测定。
ADG=(末重-初重)/试验天数;
料重比(F/G)=ADFI/ADG。
饲养试验结束后全部试验牛进行屠宰。胴体重为试验牛屠宰后放血,去掉头、蹄、内脏(保留肾脏和板油)和皮毛的重量。净肉重为试验牛屠宰后放血,去掉头、蹄、内脏、皮毛和骨的重量。
屠宰率(%)=(胴体重/宰前活重)×100[15];
净肉率(%)=(净肉重/宰前活重)×100。
1.2.3 肉品质分析采集试验屠宰牛背最长肌(第11~13肋骨)样品,用来测定背最长肌pH、熟肉率、剪切力以及IMF含量。用pH计(上海雷磁pHS-3D型)测定背最长肌1和24 h的pH。参照Baublits等[16]方法分析剪切力,采集3 cm厚背最长肌样品,放入塑料薄膜袋,水浴锅恒温(80 ℃)加热样品直到中心温度75 ℃,冷却后钻取肉柱(1.27 cm),用C-LM型嫩度仪测定肉柱剪切力。采用索氏脂肪抽提法分析背最长肌IMF含量。熟肉率参照Li等[17]方法测定,采集背最长肌样品(12 h内),去掉脂肪和肌膜,蒸30 min后,用熟制后肉样重量除以熟制前肉样重量。
1.2.4 酶活性分析采集试验屠宰牛背最长肌(第12~13肋骨)样品,保存在-20 ℃冰箱,用以酶活性测定。背最长肌CPT-1、ACC、FAS和HSL活性参照试剂盒(南京建成生物工程研究所)说明书进行检测。
1.2.5 基因表达分析采集试验屠宰牛背最长肌(第12~13肋骨)样品,立刻存入液氮罐中,然后保存在-80 ℃超低温冰箱,用以基因表达测定。背最长肌总RNA采用Trizol法提取,其完整性用琼脂糖凝胶电泳检测。背最长肌总RNA采用逆转录试剂盒(TaKaRa)反转录为cDNA。β-肌动蛋白、CPT-1、HSL、SREBP-1、PPARγ、FAS和ACC基因的引物序列采用Zhang等[18]的方法合成。采用实时荧光定量PCR方法测定目的基因表达量,以β-肌动蛋白为内参基因,用2-ΔΔCT法计算目的基因相对表达量。
1.3 统计分析试验采用Excel 2003处理试验数据后,用SPSS 19.0统计软件进行t检验。试验结果用平均值±标准差表示。P < 0.05表示差异显著,0.05≤P < 0.10表示有趋势。
2 结果 2.1 牦牛与犏牛生长性能和屠宰性能的比较由表 2可知,犏牛组ADG和胴体重显著高于牦牛组(P < 0.05)。犏牛组与牦牛组之间的初重、末重、ADFI、F/G、净肉重、屠宰率和净肉率差异不显著(P>0.05);但犏牛组ADFI有高于牦牛组的趋势(P=0.093),F/G有低于牦牛组的趋势(P=0.083)。
由表 3可知,犏牛组背最长肌熟肉率和IMF含量显著高于牦牛组(P < 0.05),犏牛组背最长肌剪切力显著低于牦牛组(P < 0.05),犏牛组与牦牛组之间的背最长肌pH1 h和pH24 h差异不显著(P>0.05)。
由表 4可知,犏牛组与牦牛组之间的背最长肌FAS和ACC活性差异不显著(P>0.05),牦牛组背最长肌HSL和CPT-1活性显著高于犏牛组(P < 0.05)。
由图 1可知,犏牛组与牦牛组之间的背最长肌SREBP-1、PPARγ、FAS和ACC基因相对表达量差异不显著(P>0.05),牦牛组背最长肌HSL和CPT-1基因相对表达量显著高于犏牛组(P < 0.05)。
本试验中,犏牛组与牦牛组之间的初重、末重、ADFI和F/G无显著差异,但犏牛组ADG高于牦牛,ADFI有高于牦牛组的趋势。犏牛组ADG显著高于牦牛组,可能是因为在相同饲养环境下犏牛组ADFI有高于牦牛组的趋势。王斌星等[19]比较舍饲条件下牦牛和犏牛生长性能的差异,研究结果表明犏牛ADG和ADFI高于牦牛,但初重、末重和F/G差异不显著。本试验供试犏牛和牦牛选自全放牧状态下,而将试验动物变成全舍饲的条件下,只有更适应环境的动物其生长性能才能够充分地发挥。犏牛ADG高于牦牛,一方面说明犏牛更加适应舍饲环境;另一方面说明犏牛在生长性能方面具有杂交优势。
胴体重是动物重要的经济性状之一,直接反映动物的产肉性能高低。本试验中,犏牛组胴体重显著高于牦牛组,说明犏牛的产肉性能优于牦牛,也说明犏牛在产肉性能方面具有杂交优势。付永等[10]研究结果表明,犏牛胴体重高于牦牛,犏牛在产肉性能方面表现出突出的杂种优势。
3.2 牦牛与犏牛肉品质的比较牛肉IMF含量是反映肉品质的重要指标之一,与肉品嫩度、多汁性及风味的形成等直接相关[4-5]。目前还没有针对舍饲条件下牦牛与犏牛IMF沉积的比较研究,本试验中,犏牛组背最长肌IMF含量显著高于牦牛组,说明犏牛更适应舍饲环境,并且在肉品质方面具有杂交优势。剪切力是评价肉嫩度的关键指标之一,剪切力越小说明肉嫩度越好。本试验中,犏组牛背最长肌剪切力显著低于牦牛组,说明犏牛肉比牦牛肉的嫩度好,也间接证明犏牛背最长肌IMF含量高于牦牛。陈晓波等[20]比较了自然放牧条件下中甸牦牛和中甸犏牛肌肉剪切力的差异,结果表明中甸牦牛背最长肌剪切力显著高于中甸犏牛。熟肉率是衡量肉质的保水力,即自由水滞留在肉里面的能力,熟肉率越高,失水率越低[21]。熟肉率越高,肉质保水力就越高,咀嚼时就会呈多汁状态,从而使肉的鲜嫩最大程度的表现出来。本试验中,犏牛组背最长肌熟肉率显著高于牦牛组,说明犏牛肉比牦牛肉的保水力高,犏牛肉的嫩度优于牦牛。陈晓波等[20]研究结果表明,中甸犏牛背最长肌熟肉率高于中甸牦牛。综上,犏牛肉与牦牛肉相比具有较高IMF含量和熟肉率,以及较低剪切力,说明犏牛在肉品质方面(嫩度)具有杂交优势,具备良好开发利用前景。
3.3 牦牛与犏牛背最长肌IMF沉积相关基因表达的比较脂肪酸合成与分解的动态平衡决定IMF沉积,受到相关酶和基因的调控。首先,脂肪酸合成酶调控IMF沉积。FAS是脂肪酸合成的关键酶之一,主要作用催化丙二酸单酰辅酶A和乙酰辅酶A生成脂肪酸,其活性的改变直接影响脂肪酸的合成[6]。ACC也是脂肪酸合成的关键酶之一,主要功能是催化乙酰辅酶A羧合成丙二酰辅酶A,进而控制长链脂肪酸的合成[7]。本研究中,犏牛与牦牛背最长肌FAS和ACC活性无显著差异,说明犏牛与牦牛在脂肪酸合成能力方面无明显差别。脂肪合成相关基因表达调控脂肪酸合成酶活性。PPARγ和SREBP-1调控FAS、ACC等脂肪合成基因表达,进而影响脂肪酸合成[6, 22]。本研究中,犏牛组与牦牛组之间的背最长肌SREBP-1、PPARγ、FAS和ACC基因相对表达量无显著差异,也再次证明牦牛背最长肌脂肪酸合成能力与犏牛相当。其次,脂肪酸分解酶可调控IMF沉积。HSL主要功能是将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油和游离脂肪酸,是脂肪酸分解的限速酶之一[8]。CPT-1是脂肪酸氧化的限速酶之一,主要功能使脂肪酸发生β氧化[9]。本研究中,犏牛组背最长肌HSL和CPT-1活性显著低于牦牛组,说明犏牛背最长肌脂肪酸分解能力比牦牛弱,从而犏牛背最长肌IMF沉积能力强于牦牛。脂肪分解相关基因表达调控脂肪酸分解酶活性。本试验中,牦牛组背最长肌HSL和CPT-1基因相对表达量高于犏牛组,说明犏牛背最长肌脂肪酸分解相关基因表达相比于牦牛受到抑制,也再次证明牦牛背最长肌脂肪酸分解能力比犏牛强,从而使犏牛背最长肌IMF沉积能力强于牦牛。这可能是因为牦牛更加适合放牧,其脂肪酸分解加快有利于在极端环境生存,而犏牛相对于牦牛更适合舍饲环境,其脂肪酸分解减弱有利于脂肪酸沉积,从而在肉品质方面具有杂交优势。
4 结论① 与牦牛相比,犏牛在生长性能和肉质方面(嫩度和IMF含量)具有突出的杂交优势。
② 与牦牛相比,犏牛主要通过抑制脂肪分解途径(下调HSL和CPT-1基因表达及降低其活性)促进IMF沉积。
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