日粮组成对秦川肉牛种公牛精液品质的影响

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种公牛的繁殖性能受到品种、营养、环境和饲养管理等多方面的影响,其中一个主要因素是日粮组成的影响。研究表明种公牛长期饲喂玉米青贮饲料对其繁殖性能会产生不良影响,为探究日粮中青贮饲料对秦川牛肉用新品系(以下简称秦川肉牛)种公牛精液品质的影响,对秦川肉牛种公牛进行精确饲养管理,特开展此研究。为研究日粮组成对秦川肉牛精液品质的影响,本试验选取6头36月龄左右、健康状况良好的秦川肉牛种公牛作为试验动物,随机分为两组,每组三头。对照组以50%的苜蓿干草作为主要粗饲料来源,试验组以50%的玉米青贮代替苜蓿干草作为主要粗饲料来源,试验周期140天,试验开始60天后每周采精两次。通过检测精子各项参数、血清抗氧化指标、精液中性激素含量、瘤胃微生物区系和精子转录组,研究日粮组成对秦川肉牛种公牛精液品质的影响及其如何影响精液品质。结果表明:1.试验结束时采集试验牛血液样本检测血清抗氧化指标,结果表明,试验组极显著增加了秦川肉牛种公牛血清过氧化氢酶(CAT)活性(P<0.01),但试验组与对照组在谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量方面差异不显著,表明日粮组成中添加青贮饲料有助于种公牛体内过氧化氢的分解,增加机体抗氧化能力。2.通过对两组牛精液参数进行检测发现,试验组与对照组在精子浓度、活动精子浓度、前向运动精子浓度和运动速率方面差异不显著,但试验组公牛精子活力、前向活力和形态正常率极显著(P<0.01)低于对照组。表明日粮组成中添加青贮饲料会降低种公牛的精液品质,不适合用来饲喂种公牛。3.检测两组种公牛精液中性激素含量,结果表明两组公牛精液中睾酮(T)和雌二醇(E2)含量差异不显著,但试验组公牛精液中促卵泡素(FSH)和促黄体生成素(LH)含量显著低于对照组(P<0.05),试验组精液中抑制素B(INHB)含量极显著高于对照组(P<0.01),且FSH和INHB呈负相关关系。表明日粮组成中添加青贮饲料会影响下丘脑-垂体-性腺轴激素的表达,对精液品质产生不利影响。4.对试验牛瘤胃液进行16Sr DNA扩增子测序发现,试验组瘤胃微生物中纤维杆菌门(Fibrobacterota)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和蓝细菌门(Cyanobacteria)丰度显著提高(P<0.05),而变形菌门(Proteobacteria)丰度显著降低(P<0.05);在属水平,试验组较对照组显著增加了纤维杆菌属(Fibrobacter)的相对丰度(P<0.05),并极显著降低了醋酸杆菌属(Acetobacter)的相对丰度(P<0.01)。瘤胃微生物菌群丰度与精液品质的相关性分析表明,拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度与精子活力、前向活力、形态正常率均呈强烈负相关关系(P<0.05),相关系数分别为-0.812、-0.864、-0.836;醋酸杆菌属(Acetobacter)丰度与精子活力、前向活力、形态正常率呈强烈正相关关系(P<0.05),相关系数分别为0.947、0.940、0.912;提示瘤胃微生物菌群结构变化是影响种公牛精液品质的因素之一。5.对试验牛精液样本进行转录组测序发现,处理组和对照组之间共获得650个差异表达基因,其中下调基因285个,上调基因365个。差异基因功能预测结果显示,GO功能注释共富集到39个GO条目,主要富集在干细胞分化、精子细胞发育、细胞钙离子稳态、细胞间粘附、对DNA损伤刺激反应的正调节等GO条目;KEGG通路分析富集到40条信号通路,与精子发生相关的通路有雌激素信号通路、调节干细胞多能性的信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、松弛素信号通路、催乳素信号通路、粘合连接、甘油酯代谢等信号通路。差异基因构建的蛋白互作网络显示,节点连接蛋白数大于6个的核心调控蛋白有19个,差异基因构成了以核糖体蛋白(RPS27A、RPL23、RPS29、POLR2F、RPL35)、泛素2(UBQLN2)、酰基辅酶A脱氢酶中链(ACADM)为核心的调控网络,对精子发生过程发挥调节作用。综上所述,日粮组成中用青贮饲料代替苜蓿干草作为主要粗饲料来源,有助于秦川肉牛种公牛体内过氧化氢的分解,并且影响下丘脑-垂体-性腺轴激素的表达,显著降低了种公牛的精液品质;瘤胃液16Sr DNA扩增子测序分析发现,日粮中添加青贮饲料改变了秦川肉牛种公牛瘤胃菌群结构,菌群结构的变化对精液品质产生了不利影响;精液样本转录组测序分析显示,差异基因参与精子发生相关生物学过程,降低了试验组种公牛精液品质。
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