粗饲料是指天然水分含量在45%以下,干物质中粗纤维含量在18%以上,并且以风干形式饲喂的一种饲料[1]。粗饲料在反刍动物饲粮中起着至关重要的作用。苜蓿干草是反刍动物优质的粗饲料源,含有大量的粗蛋白质、粗纤维、维生素和矿物质,适口性好,易于消化和吸收,具有适应性广、品质优良和高效固氮等特性[2],已成为最重要的饲草作物,素有“牧草之王”的美誉[3]。但目前我国人均可耕地面积较少,牧场缺乏,苜蓿干草的种植不足;另外,我国草原退化严重,优质苜蓿干草缺乏。如此,以苜蓿作为单一粗饲料饲喂已不能满足养殖业的需要。我国作为粮食生产大国,农作物秸秆资源丰富[4]。随着稻秸成熟,纤维含量增加,矿物质含量降低,木质素含量升高,适口性差,而且稻秸结构组成中高水平的纤维和无水硅酸会影响营养利用率,导致秸秆未能得到合理而有效的利用[5]。如何更大限度的开发和利用农作物秸秆资源,变废为宝,是畜牧业工作者研究的一个热点。近些年,已有研究者在原有饲料基础上添加了秸秆,发现会有助于提高饲料的消化率[6]。研究发现,通过秸秆青贮技术[7]和液态热水处理[8]等可提高秸秆的营养价值。但关于单独饲喂稻秸如何影响反刍动物的采食量、食欲相关激素情况的详细研究比较少。因此,本研究立足我国饲料资源现状,以湖羊为试验动物,在等能等氮条件下饲喂不同粗饲料苜蓿干草和稻秸,通过比较分析2组动物生长性能、血液指标等的变化,探讨饲喂稻秸与饲喂苜蓿干草的差异,以期为稻秸代替苜蓿干草作为粗饲料来源对羊食欲、采食量、食欲相关激素的影响提供新的资料,为秸秆饲料在反刍动物生产中的有效利用提供指导和理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计试验动物为12只平均体重为(41.25±3.07) kg的健康成年雄性湖羊,购于江苏南京新农湖羊养殖厂,湖羊布氏杆菌检测确认均为阴性。按照体重相近原则将12只湖羊随机分成苜蓿干草组(饲粮为精料+苜蓿干草)和稻秸组(饲粮为精料+稻秸),每组6只。2组试验饲粮精粗比均为60 : 40,其组成及营养水平见表 1。试验动物饲养于南京农业大学动物科技学院动物房,每日定时饲喂2次(08:00和17:00),单栏饲养,自由饮水和采食。预试期10 d,正试期28 d。
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表 1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) |
绵羊胆囊收缩素(CCK)酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒购于南京奥青生物技术有限公司;绵羊瘦素(LEP)ELISA试剂盒购自南京赫源生物技术有限公司;4%多聚甲醛、梯度酒精、二甲苯、石蜡、苏木精-伊红(HE)染液均购自南京鼎国昌盛生物技术有限公司。
高速冷冻离心机,北京博仪恒业科技发展有限公司;Synergy2多功能酶标仪,美国伯腾BioTek;LX-200迷你离心机,海门市其林贝尔仪器制造有限公司;FE20试验室pH计,梅特勒-托利多仪器上海有限公司。
1.3 检测指标及方法 1.3.1 生长性能记录每只羊每天的饲粮供应量,每天饲喂前收集剩料并记录剩料量;试验开始前和结束时测定每只羊的体重。根据以上数据计算平均日采食量、平均日增重和料重比。
1.3.2 脏器指数屠宰前对所有试验羊称重,屠宰后取肝脏、胰腺、脾脏、胸腺组织称重。脏器指数计算公式为:
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将肝脏、脾脏及胰腺切成合适大小,浸润于4%多聚甲醛固定液中,固定24 h后经过冲水、梯度酒精脱水、二甲苯透明、石蜡包埋等处理后,以5 μm的厚度切片,常规HE染色,中性树胶封片,显微镜下观察。
1.3.4 血液生化指标试验第28天,每只羊颈静脉采血于抗凝管(含肝素钠)中。立即将血液3 000 r/min离心5 min,取血浆,-20 ℃保存。血样送至南京艾迪康医学检验中心测定血液生化指标,包括谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)活性与葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)、尿素(Urea)含量。
1.3.5 血液激素含量将血样送至南京艾迪康医学检验中心,采用放射免疫(RIA)法测定胰岛素(INS)、皮质醇(COR)、甲状腺素(T4)的含量,采用ELISA方法测定CCK和LEP含量,具体操作参照试剂盒说明书进行。
1.4 数据统计与分析通过软件SPSS 20,采用单因素方差分析和独立样本t检验分析处理数据,P < 0.05表示差异显著,P < 0.01表示差异极显著。统计结果以平均值±标准误(mean±SE)表示。
2 结果与分析 2.1 苜蓿干草和稻秸对湖羊生长性能的影响由表 2可知,与苜蓿干草组相比,稻秸组湖羊的平均日增重和料重比无显著变化(P>0.05),平均日采食量极显著升高(P < 0.01)。
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表 2 苜蓿干草和稻秸对湖羊生长性能的影响 Table 2 Effects of alfalfa hay and rice straw on growth performance of Hu sheep (n=6) |
由表 3可知,与苜蓿干草组相比,稻秸组湖羊的脾脏指数较高,胸腺指数、肝脏指数和胰腺指数较低,但2组间差异不显著(P>0.05)。
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表 3 湖羊各脏器指数测定结果 Table 3 Organ index measurement results of Hu sheep (n=6) |
如图 1所示,2组湖羊肝组织切片均可以观察到肝细胞正常,无异常变化;2组湖羊脾脏组织切片均可以观察到清晰明显的红髓、白髓,未见异常变化;2组湖羊胰腺组织切片均可以观察到胰腺组织结构清晰,胰岛完整,未见异常病理变化。
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A:苜蓿干草组alfalfa hay group;B:稻秸组rice straw group。 图 1 湖羊肝脏、脾脏、胰腺组织切片观察(HE染色) Fig. 1 Observation on liver, spleen, pancreatic tissue sections of Hu sheep (HE staining, 40×) |
由表 4可知,稻秸组湖羊血液中AST、LDH、ALP的活性低于苜蓿干草组,且差异极显著(P < 0.01),其他指标2组间均无显著差异(P>0.05)。
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表 4 湖羊血液生化指标测定结果 Table 4 Blood biochemical indicator measurement results of Hu sheep (n=6) |
由表 5可知,与苜蓿干草组相比,稻秸组湖羊血液中INS的含量显著下调(P < 0.05),而CCK,LEP的含量显著上调(P < 0.05),T4和COR的含量则无显著变化(P>0.05)。
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表 5 湖羊血液激素含量测定结果 Table 5 Blood hormone content measurement results of Hu sheep (n=6) |
陈万福等[9]采用苜蓿干草饲喂2月龄断奶羔羊32 d,结果供试羔羊平均日增重达到292.2 g,比饲喂稻秸提高33.0%,32 d内在不增加精料投入的基础上多增重2.31 kg,这说明饲喂苜蓿干草的效果要优于稻秸。谢小来等[10]在研究粗饲料的组合效果时发现,饲喂苜蓿干草与秸秆组合的断奶羔羊日增重达223 g,显著高于单独饲喂秸秆的断奶羔羊。吕明等[11]在秸秆和精料组合的饲粮基础上对奶山羊羔羊补饲苜蓿干草后发现,补饲苜蓿干草组奶山羊的干物质平均日采食量显著高于不补饲的对照组。当以未发酵稻秸和发酵稻秸分别饲喂巴巴多斯绵羊时,巴巴多斯绵羊的日增重以及饲料转化率均没有显著差异,但发酵稻秸组的干物质消化率显著上调[12]。本试验结果显示,饲喂稻秸的湖羊平均日增重高于饲喂苜蓿干草的湖羊,但差异不显著。与苜蓿干草组相比,稻秸组湖羊平均日采食量显著降低,但料重比没有显著变化,这与前人研究结果相符,表明单独饲喂稻秸在短时间内虽然不会显著降低湖羊的日增重,但会降低湖羊的采食量,有关机制有待进一步探究。
3.2 苜蓿干草和稻秸对湖羊内脏器官的影响肝脏和脾脏是动物机体重要的代谢器官、排泄器官和免疫器官。肝脏是机体主要的解毒场所,肝脏重量降低将直接影响动物的代谢能力。脾脏作为外周免疫器官,包含了大量从身体各个部位归巢而来的B淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤(NK)细胞等免疫细胞,是体液免疫和细胞免疫的中枢[13]。脏器指数是动物重要的生物学特性指标之一,在一定程度上能够反映动物机体的病理情况和脏器功能的强弱[14]。当饲喂饲粮导致脏器损伤时会导致脏器指数的变化[15]。胸腺作为中枢免疫器官,是T细胞发育成熟的场所,对于细胞免疫具有重要作用[16]。豆粕中的抗营养因子容易引起动物腹泻,能够诱导大鼠胰腺增生,使大鼠的脾脏退化[17]。本试验结果发现,苜蓿干草组和稻秸组湖羊肝脏、脾脏及胰腺的组织结构和指数均无显著变化,表明稻秸组中添加的豆粕不会引起湖羊脏器的病变,这并不是造成湖羊采食量降低的原因。
3.3 苜蓿干草和稻秸对湖羊血液生化指标的影响血液中的GLU可以为机体组织、器官、系统的正常生理活动提供能量和营养,是一种能源贮存库,可以作为动物能量代谢的关键生理指标[18]。张吉鹍等[19]研究发现,在稻秸饲粮的基础上补饲不同水平的苜蓿干草对山羊血液中GLU的含量无显著影响,且都在正常范围内,不断地添加苜蓿干草不会对山羊的血液中GLU的含量产生影响。本试验发现,经过28 d的饲喂,稻秸组血液中GLU的含量与苜蓿干草组相比无显著差异,即完全由稻秸替代苜蓿干草不会对湖羊血液中GLU的含量产生影响。TG是反映体内脂肪代谢水平的可靠指标,机体血液中TG的含量反映了机体对脂类的利用情况,含量越低,意味着对脂肪的利用率较高[20]。经过28 d的饲喂,苜蓿干草组湖羊血清中TG的含量高于稻秸组,但无显著差异。ALT和AST可以体现肝脏合成蛋白质的能力和其健康状况[21]。本试验中稻秸组湖羊血液中AST活性虽然较苜蓿干草组显著下调,这可能与苜蓿干草组饲粮中较高含量的小麦麸有关,但AST/ALT无显著变化。结合肝脏指数及组织学切片,粗饲料以稻秸饲喂湖羊对肝脏及其功能无明显影响。血液中ALP是动物体钙磷代谢的关键酶,能够反映动物的生长情况。有研究表明,血液中ALP的活性与动物的日增重呈相同的增长趋势[22]。本试验中稻秸组湖羊血液中ALP的活性显著低于苜蓿干草组,这与其平均日增重低于苜蓿干草组的结果一致。
3.4 苜蓿干草和稻秸对湖羊激素分泌的影响T4对机体的作用是非常重要的,它使组织的代谢增强,细胞内蛋白质、DNA和RNA合成增多[23]。经过28 d的饲喂,2组湖羊血液中T4的含量无显著差异。在应激状态下,机体内源性COR(糖皮质激素的主要成分)的分泌量会激增到正常水平的10倍左右,帮助机体抵抗应激刺激,特别是乳房炎、败血症、子宫炎等炎症应激反应。因此,血液中COR的含量升高常被作为机体是否处于应激状态或应激强度的客观指标[22]。本试验发现试验期间2组湖羊血液中COR的含量无显著差异,结合血液中T4含量的变化,可认为饲喂苜蓿干草或稻秸湖羊均不在应激状态。
血液中的INS可能是调节血液中GLU和蛋白质平衡的最重要的胞外因素,INS在促进蛋白质的合成和贮存的同时能够抑制组织蛋白质的分解[24]。邹彩艳等[25]研究发现,在正常糖代谢的人群中,体重指数的增大可使胰岛β细胞功能代偿性增加,刺激INS的分泌。本试验中稻秸组湖羊血浆中INS的含量低于苜蓿干草组,可能与其体重指数的减少有关,相关机制有待进一步探讨。血浆LEP是由肥胖基因编码的一种由167个氨基酸组成的分泌型蛋白质,一种以脉冲形式分泌的脂肪组织源激素,具有抑制食欲的作用[26]。研究发现,INS分泌的增加会抑制LEP的分泌[27]。本试验结果显示稻秸组湖羊血液中LEP的含量显著高于苜蓿干草组,可能发挥了其抑制食欲的作用抑制了稻秸组湖羊的食欲,从而使采食量降低;而结合邹彩艳等[25]关于胰岛素与体重指数相关的研究,表明饲喂稻秸后湖羊体内INS分泌减少与血液中LEP含量的升高有关,较高的LEP含量一方面可能抑制INS的分泌,另一方面可能通过抑制湖羊的食欲来降低其采食量。CCK是一种具有广泛生物活性的脑肠肽,通过神经内分泌系统以多种方式作用于胃肠道。CCK具有刺激胃酸、胆汁和胰液分泌,减缓胃排空,调节胃肠运动,抑制能量摄入,参与信号传递与记忆等多种生理功能[28]。已有研究显示服用CCK可抑制小鼠进食,且生理剂量静脉注射CCK可对胃酸分泌产生明显的抑制作用[29]。研究表明,肠道中CCK含量的升高可影响大鼠体重及摄食和饮水量[30]。Guerville等[31]在餐前给小白鼠注射CCK,使其采食量显著降低。本试验结果显示,与苜蓿干草组相比,稻秸组湖羊血液中CCK的含量显著升高,表明饲喂稻秸通过上调血液中CCK的含量抑制湖羊的食欲,从而降低其采食量。综合分析认为2组湖羊平均日采食量的显著变化可能与血液中LEP和CCK等食欲调控激素的分泌变化有关,相关机理有待进一步研究。
4 结论本试验通过给湖羊饲喂不同粗饲料苜蓿干草和稻秸,初步发现:
① 单独用稻秸代替苜蓿干草作为粗饲料饲喂对湖羊整体健康无影响;
② 饲喂稻秸通过上调湖羊血液中瘦素和胆囊收缩素的含量抑制湖羊的食欲,降低湖羊的采食量。
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