冷應(yīng)激對荷斯坦奶牛與三河牛的維持行為和抗氧化性能的影響

張　燕，敖日格樂*，王純潔，姜 晶，趙稱赫，吳宏軍

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古呼倫貝爾市海拉爾謝爾塔拉牧場，內(nèi)蒙古海拉爾 021012)

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冷應(yīng)激對荷斯坦奶牛與三河牛的維持行為和抗氧化性能的影響

張燕1，敖日格樂1*，王純潔2*，姜 晶1，趙稱赫1，吳宏軍3

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古呼倫貝爾市海拉爾謝爾塔拉牧場，內(nèi)蒙古海拉爾 021012)

摘要：研究冷應(yīng)激條件下荷斯坦奶牛和三河牛的維持行為和抗氧化性能的變化規(guī)律，為奶牛選育和冬季飼養(yǎng)管理提供參考。選取第2胎的荷斯坦奶牛和三河牛各12頭，隨機(jī)分為4個(gè)處理組：分別對舍內(nèi)(7℃～12℃)和舍外(-30℃～-16 ℃)荷斯坦奶牛和三河牛進(jìn)行為期6 d的行為觀察和記錄，在第7 天早晨各組奶?？崭惯M(jìn)行尾部靜脈采血測定抗氧化指標(biāo)。結(jié)果表明，舍外冷應(yīng)激環(huán)境條件下，荷斯坦奶牛和三河牛的臥息時(shí)間、反芻時(shí)間、排尿次數(shù)和排便次數(shù)顯著性增加(P<0.05)，站立/游走時(shí)間和呼吸頻率顯著性降低(P<0.05)；同時(shí)血清T-SOD和CuZn-SOD的活力顯著降低(P<0.05)，MDA含量顯著增多(P<0.05)；另外,奶牛品種之間的維持行為和抗氧化性能無顯著差異(P>0.05)，但總體趨勢是荷斯坦奶牛各項(xiàng)測定指標(biāo)變化略大于三河牛。結(jié)果顯示，冷應(yīng)激能夠顯著改變荷斯坦奶牛與三河牛的躺臥息、反芻和站立/游走等維持行為和抗氧化性能，而三河牛比荷斯坦奶牛更能適應(yīng)高寒天氣。

關(guān)鍵詞：冷應(yīng)激；荷斯坦奶牛；三河牛；維持行為；抗氧化性能

近年來，冷應(yīng)激所帶來的問題和危害廣泛受到人們的重視和關(guān)注。有報(bào)道稱，冷應(yīng)激能夠?qū)﹄u[1]、鵝[2]、鷓鴣[3]、豬[4]、牛[5]、羊[6]、小鼠[7]和大鼠[8]等的腸道、血清酶活力、精子活力、免疫系統(tǒng)、細(xì)胞和基因都能產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重制約著畜牧業(yè)的發(fā)展，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。隨著我國奶牛業(yè)的飛速發(fā)展，對奶牛的飼養(yǎng)管理也越來越精細(xì)。一些學(xué)者和課題組前期研究表明，天氣變化能夠加快奶牛熱應(yīng)激和冷應(yīng)激反應(yīng)過程，進(jìn)而引起奶牛采食量、生產(chǎn)性能、繁殖性能和生理代謝的變化[9]；當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到21℃時(shí)，奶牛產(chǎn)奶量下降5%，達(dá)到31℃時(shí)，產(chǎn)奶量降低30%[10]；當(dāng)溫度低于-6.8 ℃時(shí)，進(jìn)入冷應(yīng)激區(qū)段[11]。內(nèi)蒙古呼倫貝爾市是我國畜牧業(yè)發(fā)達(dá)地帶，每年牛奶牛肉產(chǎn)量位列內(nèi)蒙古前列，但是呼倫貝爾地區(qū)冬季的極端天氣對奶牛的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生很大的影響。如何改變奶牛生存環(huán)境和選取優(yōu)良的抗寒品種已經(jīng)成為畜牧工作者所關(guān)心和重視的重要環(huán)節(jié)。因此，有必要對適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻娜优Ｆ贩N進(jìn)行進(jìn)一步研究和探討，旨在為提高奶牛飼養(yǎng)管理水平和選育工作提供理論依據(jù)。本研究以在呼倫貝爾地區(qū)當(dāng)?shù)厝优：鸵M(jìn)培育荷斯坦奶牛為研究對象，通過對其躺臥息、反芻、站立/游走等對抗冷應(yīng)激較敏感的維持行為和抗氧化性能的研究，為選育更加抗寒性能的新品種提供科學(xué)依據(jù)和參考價(jià)值。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗(yàn)地的概況試驗(yàn)地位于呼倫貝爾市海拉爾謝爾塔拉牧場。海拉爾是呼倫貝爾市政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。該區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，東經(jīng)119°30′～120°35′，北緯49°5′～19°27′，其地域面積約為1 440 km2。海拉爾屬中溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候 ，春季風(fēng)大而少雨，夏季溫涼，秋季降溫快，霜凍較早，冬季寒冷，積雪時(shí)間長。海拉爾年平均降水350 mm～500 mm[12]，年平均氣溫為-2℃，年平均無霜期103 d。極端高溫高達(dá)36 ℃，極端低溫達(dá)-38 ℃。

1.1.2試劑與儀器最高最低溫度計(jì)，上海華晨醫(yī)用儀表有限公司產(chǎn)品；總超氧化物歧化酶(T-SOD)、銅鋅超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)和丙二醛(MDA)，南京建成生物有限公司產(chǎn)品。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)時(shí)間和飼養(yǎng)管理試驗(yàn)于2014年12月2日～2015年12月11期間進(jìn)行。分別選擇健康、第2胎的荷斯坦奶牛(Holstein cow，HC)和三河牛(Sanhe cattle，SC)各12頭，共計(jì)24頭。將荷斯坦奶牛和三河牛又隨機(jī)均分為2組，共4組，舍內(nèi)荷斯坦奶牛對照組，舍內(nèi)三河牛對照組;應(yīng)激組為舍外荷斯坦奶牛組和舍外三河牛組。整個(gè)試驗(yàn)期間，試驗(yàn)牛的日糧相同，均由公司統(tǒng)一配制。試驗(yàn)牛每日早上5:30～9:30 、晚上17:00～21:00飼喂，每天擠奶2次，自由飲水。

1.2.2環(huán)境溫度測定在試驗(yàn)期間，每日用最高最低溫度計(jì)，測定距離地面1.5 m處的牛舍內(nèi)外的溫度，次日記錄前1日最高溫度和最低溫度。記錄日期為6 d。

1.2.3奶牛行為指標(biāo)的測定試驗(yàn)期內(nèi)設(shè)預(yù)試驗(yàn)期3 d，正式試驗(yàn)期6 d，共計(jì)9 d。試驗(yàn)牛的行為觀察時(shí)間為上午9:30～11:30，下午1:30～5:00。試驗(yàn)期內(nèi)的奶牛行為檢測采用跟蹤目測法，觀察者每日觀察1頭奶牛的躺臥休息時(shí)間、游走/站立時(shí)間等目標(biāo)行為指標(biāo)，用秒表和計(jì)數(shù)器詳細(xì)記錄個(gè)體行為變化的時(shí)間和次數(shù)，每組均做6 d重復(fù)觀察。并要求觀察者和目標(biāo)奶牛保持3 m距離，避免驚擾奶牛正常生活。測定目標(biāo)行為指標(biāo)為躺臥休息時(shí)間、游走/站立時(shí)間、反芻時(shí)間、排尿次數(shù)、排便次數(shù)和呼吸頻率，簡稱維持行為。

1.2.4抗氧化性能的測定于12月11日早上，對24頭奶牛進(jìn)行空腹采血。采用真空采血管進(jìn)行奶牛尾靜脈采血 5 mL，于常溫靜止30 min后，2 000 r/min離心10 min。收集血清，于-20 ℃保存待測定。測定指標(biāo)為總超氧化物歧化酶(T-SOD)、銅鋅超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)和丙二醛(MDA)。

1.2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理采用SAS 9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2結(jié) 果

2.1試驗(yàn)期環(huán)境溫度測定結(jié)果

結(jié)果見表1。由表1可知，試驗(yàn)期牛舍內(nèi)最低溫度為7 ℃，最高溫度為12 ℃，即牛舍內(nèi)溫度處于7 ℃～12 ℃；而牛舍外最低溫度達(dá)-30 ℃，最高溫度為-16 ℃，溫度變化范圍-30℃～-16℃。據(jù)研究顯示，多數(shù)奶牛的最適溫度為12 ℃～14 ℃，低于-5 ℃奶牛的生產(chǎn)就會受到影響[13-14]，出現(xiàn)冷應(yīng)激反應(yīng)，環(huán)境溫度超過20 ℃就會出現(xiàn)熱應(yīng)激[15-16]。因此，試驗(yàn)期間舍外奶牛已經(jīng)處于冷應(yīng)激的環(huán)境，而舍內(nèi)奶牛處于正常溫度范圍之內(nèi)。

2.2環(huán)境溫度對奶牛維持行為的影響

結(jié)果見表2。由表2知，冬季奶牛舍外飼養(yǎng)時(shí)，即處于冷應(yīng)激狀態(tài)下，同種奶牛的行為變化趨勢基本一致，三河牛的躺臥休息時(shí)間、反芻時(shí)間、排尿次數(shù)和排便次數(shù)均有所增加，且差異顯著(P<0.05)，而游走/站立時(shí)間和呼吸頻率均顯著降低(P<0.05)。其中，躺臥休息時(shí)間大約延長21 min/330 min，反芻時(shí)間增加7 min/330 min，反之，游走/站立時(shí)間下降20 min/330 min，呼吸頻率降低到27次/min。同時(shí)，冬季舍外飼養(yǎng)條件下，奶牛排尿和排便的次數(shù)明顯增多了。這與井霞等[17]的研究結(jié)果一致。

試驗(yàn)進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，在相同飼養(yǎng)模式下，即處于相同溫度條件時(shí)，不同品種奶牛之間的各種維持行為指標(biāo)無顯著差異(P>0.05)。在舍外溫度條件下，荷斯坦奶牛的呼吸頻率為25.33次±1.51次/330 min，三河牛為27.16次±2.31次/330 min，兩者之間無顯著差異(P>0.05)。但是，仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)，三河牛的躺臥休息時(shí)間、游走/站立時(shí)間、反芻時(shí)間、排尿次數(shù)、排便次數(shù)和呼吸頻率等維持行為的變化量略小于荷斯坦奶牛。

表1　試驗(yàn)期牛舍內(nèi)外溫度情況

表2　奶牛維持行為的變化

注：組別中HC、SC分別代表荷斯坦奶牛和三河牛；表中同行大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)；同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

Note: The HC and SC represent Holstein cow and Sanhe cattle.Values with different capital letters in the same row mean significant difference(P<0.05),Values with different small letters in the same column mean significant difference(P<0.05).

2.3環(huán)境溫度對奶牛血清抗氧化性能的影響

結(jié)果見表3。由表3可知，舍外低溫條件時(shí)，同品種奶牛的血清抗氧化指標(biāo)與溫度有顯著關(guān)系(P<0.05)，荷斯坦奶牛處于舍內(nèi)環(huán)境時(shí)，血清T-SOD和CuZn-SOD均明顯高于舍外環(huán)境，兩者分別降低了約17.81 U/mL、40.62 U/mL，MDA顯著升高了3.65 nmol/mL。另外，相同溫度條件時(shí)，不同品種奶牛之間無顯著差異(P>0.05)。但是，除T-SOD之外，三河牛血清CuZn-SOD和MDA的變化量均小于荷斯坦奶牛，三河牛血清MDA升高了2.63 nmol/mL，略小于荷斯坦奶牛的增長程度(3.65 nmol/mL)。

表3　奶牛血清抗氧化指標(biāo)的變化

注：組別中HC、SC分別代表荷斯坦奶牛和三河牛；表中同行大寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)；同列小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

Note: The HC and SC represent Holstein cow and Sanhe cattle.Values with different capital letters in the same row mean significant difference(P<0.05),Values with different small letters in the same column mean significant difference(P<0.05).

3討論

3.1冷應(yīng)激對奶牛維持行為的影響

就同品種奶牛而言，處于冷應(yīng)激(舍外)條件時(shí)，奶牛的站立時(shí)間縮短，而游走/站立時(shí)間增長，這可能是因?yàn)槟膛ｒ榭s身體能夠更好地抵御寒風(fēng)的侵襲，減少體表散熱面積，增加產(chǎn)熱量來維持體溫恒定；另一方面可能是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)場干燥的牛糞有較好的保溫效果。研究證實(shí)牛糞墊料能夠增加奶牛的趴臥時(shí)間、縮短站立時(shí)間[18]。冷應(yīng)激期間奶牛的代謝水平升高，能量消耗增大，反芻時(shí)間延長，能夠使奶牛將儲存在瘤胃里的食物進(jìn)行充分地咀嚼，同時(shí)咀嚼還能產(chǎn)生大量的熱量。有研究報(bào)道，冷應(yīng)激能夠增加奶牛每個(gè)反芻周期的時(shí)間和周期內(nèi)食團(tuán)個(gè)數(shù)，這與本研究相一致[19]。冷應(yīng)激期間，奶牛機(jī)體受寒冷刺激，一方面血流速度加快，腎小球毛細(xì)血管濾過作用加快，尿量生成增加，另一方面寒冷刺激下丘腦垂體，使其分泌抗利尿激素減少，這樣就增加了排尿次數(shù)；同時(shí)機(jī)體提高新陳代謝速率，增加產(chǎn)熱，新陳代謝加快導(dǎo)致奶牛排便次數(shù)增多。奶牛的呼吸頻率降低，呼吸加深，可以有效地降低呼吸排出的熱量，王祖新等[20]研究表明，低溫能夠降低奶牛的呼吸頻率，這與本研究相一致。

就不同品種奶牛而言，三河牛的維持行為指標(biāo)變化略小于荷斯坦奶牛，這可能是當(dāng)?shù)嘏嘤贩N更有利于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境變化。

3.2冷應(yīng)激對奶牛血清抗氧化性能的影響

動(dòng)物能夠通過體內(nèi)抗氧化酶來消除氧自由基，這種酶的機(jī)制主要是T-SOD和CuZn-SOD等，它們能夠防止體內(nèi)自由基的堆積；MDA的含量能夠反映機(jī)體體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度，間接地反應(yīng)出細(xì)胞損傷程度。冷應(yīng)激使荷斯坦奶牛和三河牛血清中的T-SOD和CuZn-SOD活力顯著降低，使得過剩的活性氧和自由基在機(jī)體內(nèi)發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)的MDA的含量升高。研究表明，慢性冷應(yīng)激能使雛雞[21]血清的SOD活力降低，T-AOC、GSH-Px活性、CAT 活性及 MDA 含量均逐漸升高；大鼠在冷應(yīng)激條件下，可引起血清中SOD活性降低和MDA含量升高[22]。一些國外學(xué)者研究表明，慢性冷應(yīng)激可使試驗(yàn)鼠機(jī)體內(nèi)紅細(xì)胞的CuZn-SOD 活性下降，CAT與GSH-Px活性升高[23]；試驗(yàn)鼠腦、肝臟及腎臟中的CuZn-SOD活性呈現(xiàn)出升高趨勢，而在心臟和胃中卻呈現(xiàn)下降趨勢，CAT 與 GSH-Px 的活力在試驗(yàn)鼠腦、肝臟和心臟中都有所升高，胃中CAT 的活力有所下降[24]。這些都能夠表明冷應(yīng)激能夠?qū)ρ汉徒M織器官造成氧化損傷，從而影響動(dòng)物的健康和壽命，是造成畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的潛在威脅。

就不同品種奶牛血清抗氧化性指標(biāo)的變化顯示，三河牛更適應(yīng)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的變化。據(jù)研究報(bào)道，在高海拔和高寒地區(qū)，與荷斯坦奶牛相比較，三河牛對呼倫貝爾當(dāng)?shù)貧夂蛴懈玫倪m應(yīng)性和兼用性[25]；這與本文研究結(jié)果基本一致。

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Effects of Cold Stress on Maintenance Behavior and Antioxidative Function in Holstein Cows and Sanhe Cattle

ZHANG Yan1,AO Rigele1,WANG Chun-jie2,JIANG Jing1,ZHAO Chen-he1,WU Hong-jun3

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia,010018,China；2.CollegeofVeterinaryMedicine,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia,010018，China；3.HulunBuirHailarRochelleTaraRanch，Hailar,InnerMongolia,021012,China)

Abstract:This experiment was conducted to study the maintenance behavior and antioxidative function in Holstein cows and Sanhe cattle suffering cold stress,and to provide the reference for dairy cow breeding,feeding and management in the winter.Twelve Holstein cows and Sanhe cattle with second parity were randomly assigned to four treatments:the control groups of indoor Holstein cows and Sanhe cattle,the stress groups of outdoor Holstein cows and Sanhe cattle.There were six days to observe and record behaviors when being indoor(7℃-12 ℃) and outdoor(-30℃--16 ℃),then to measure antioxidant indexes after intravenous blood collection on 7th day.The results showed that when Holstein cows and Sanhe cattle suffered cold stress the time of resting and rumination,frequency of urination and defecation were significantly increased(P<0.05),the time of walking/standing and breathing rate were significantly reduced(P<0.05).In addiction, the vigor of serum T-SOD and CuZn-SOD were significantly decreased(P<0.05),and MDA contents were significantly increased(P<0.05).Moreover,maintenance behavior and antioxidative function between two breeds were not significantly different(P>0.05),but every index variation of Holstein cows was slightly larger than that of Sanhe cattle.These results indicated that cold stress could significantly change the resting,ruminantion and walking/standing of maintenance behavior and antioxidative function of Holstein cows and Sanhe cattle,and Sanhe cattle were more easily adapted to cold weather more than Holstein cows.

Key words:cold stress;Holstein cow;Sanhe cattle;maintenance behavior;antioxidative function

文章編號:1007-5038(2016)03-0073-05

中圖分類號:S852852.33

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

作者簡介：張燕(1990-)，女，河北滄州人，碩士研究生，主要從事牛生產(chǎn)學(xué)與產(chǎn)品品質(zhì)相關(guān)研究。 *通訊作者

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31160473)；企業(yè)橫向項(xiàng)目(201207125)

收稿日期：2015-09-06