藏母羊妊娠期日糧蛋白水平對初生羔羊GH 基因表達的影響

姜洋洋 侯生珍 王志有

（青海大學農(nóng)牧學院，青海西寧810000)

GH基因是提高動物的生長發(fā)育和生理活動的調(diào)節(jié)基因，不同的動物或同一種動物在不同生產(chǎn)水平下生長速度有顯著差異，這與其生長激素基因的表達水平緊密相關。GH基因生物學功能是促生長，動物通過自己的生長軸內(nèi)分泌系統(tǒng)，從下丘腦直接分泌生長激素，釋放激素和生長抑素到垂體，促進生長激素的分泌，通過血液循環(huán)和肝臟表面的生長激素受體結(jié)合啟動細胞內(nèi)信號傳導機制，通過對二聚體的構(gòu)象變化，促進肝臟器官的胰島素生長[1-2]。生長激素是整個生長軸上最重要的激素，是動物生長的關鍵調(diào)控因子，刺激骨骼和軟骨的發(fā)育,加速脂肪分解代謝,促進動物的生長發(fā)育[3-4]。生長激素調(diào)節(jié)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝，糖的轉(zhuǎn)化和氧化，蛋白質(zhì)合成和氨基酸運輸，脂肪組織的合成需要酶的協(xié)助，生長激素可能會干擾脂肪酶的合成，轉(zhuǎn)錄抑制酶的活性，從而降低脂肪組織的合成速度[5]。從分子營養(yǎng)的角度來看，動物個體對營養(yǎng)物質(zhì)的需求是不同的，動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用是否受到基因表達和調(diào)控的影響，研究不同蛋白質(zhì)水平對綿羊生長發(fā)育及GH分泌、基因表達的作用，闡明飼料中蛋白質(zhì)水平對綿羊生長發(fā)育及GH分泌、基因表達的影響具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗時間：2018年8月～2019年3月。

試驗地點：試驗母羊妊娠前期放牧飼養(yǎng)地點在剛察縣沙流河鎮(zhèn)尕曲村，妊娠后期舍飼飼養(yǎng)地點在海東市樂都金元牧業(yè)有限公司。

1.2 試驗動物及試驗設計

試驗選擇60 只年齡、胎次、體況相近的藏母羊；對試驗母羊同期發(fā)情處理，確保在同一時間發(fā)情期受胎；母羊妊娠前期(0～85 d)在天然草場放牧飼養(yǎng)；妊娠后期（86～150 d）將母羊隨機分為2 組，每組30 只，進行全舍飼飼養(yǎng)，分別飼喂消化能相同而蛋白水平為7.5%和13.5%的日糧。母羊分娩后，每組選取3 只初生羔羊進行屠宰，采集瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃、十二指腸、空腸、回腸、心臟、肝臟、肺臟、腎臟、肌肉等組織樣，樣品液氮保存待測。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗母羊采用前列腺醇同期發(fā)情處理(1 ml/只，2次，間隔12 d），第二次處理后按1∶10的比例投放種公羊進行集中配種。母羊妊娠前期(0～85 d)然草場放牧飼養(yǎng)，放牧草場為高寒草甸草場，早晨7:00 出牧，晚上20：00歸牧。母羊妊娠后期（86～150 d）全舍飼飼養(yǎng)，試驗開始之前對圈舍進行消毒處理，試驗母羊于每天早上8：00和下午18:00飼喂全混合日糧2次，自由采食，自由飲水；每天對料槽和水槽進行清洗，圈舍每周進行消毒，保持圈舍衛(wèi)生、干燥、通風；試驗羊定期進行接種防疫。

1.4 試驗飼糧

參照NRC(2013)綿羊營養(yǎng)需要量標準和我國《肉羊飼養(yǎng)標準》，結(jié)合藏羊體重和營養(yǎng)需要特點，進行藏母羊妊娠后期飼糧配方設計，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎)

1.5 測定指標及方法

1.5.1 總RNA的提取

將采集的組織樣品采用液氮研磨的方法充分粉碎，使用北京天根生化科技有限公司的總RNA 提取試劑盒并按照操作步驟提取樣品RNA。總RNA濃度和純度采用核酸定量儀進行檢測，確?？俁NA 濃度在100 ng/μl 以上，A260/280 和A260/230 的OD 值在2～2.5 之間。1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA 的完整性或是否有蛋白質(zhì)和DNA污染。

1.5.2 RNA反轉(zhuǎn)錄cDNA

利用北京天根生化科技有限公司FastKing RT kit cDNA的第一鏈合成試劑盒將提取的總RNA進行反轉(zhuǎn)錄。所有的操作都是在冰上進行的，實驗室設備必須先用RNase固相去除器進行處理。

1.5.3 引物的設計與合成

利用https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/網(wǎng)站設計定量PCR 引物，確定引物序列，以GAPDH 為內(nèi)參基因，由上海生工生物工程有限公司進行引物合成引物序列，產(chǎn)物長度及退火溫度如表2所示。

表2 引物信息

1.5.4 熒光定量PCR擴增

使用北京天根生化科技有限公司的SuperReal PreMix Color(SYBR Green)試劑盒，利用Rotor-Gene Q 實時定量PCR 儀測定目標基因在羔羊不同部位組織中的mRNA 表達量，每個樣品重復3 次，內(nèi)參基因為GAPDH。反應條件中預變性、變性及退火的循環(huán)次數(shù)為40。具體反應體系和條件見表3和表4。

表3 PCR反應體系

表4 PCR反應條件

1.6 統(tǒng)計分析

將試驗所得數(shù)據(jù)運用SPSS 20.0 軟件進行分析，結(jié)果采用“平均值±標準差”的形式表示。

2 結(jié)果

2.1 GH 基因在羔羊不同內(nèi)臟器官及肌肉組織中表達量的比較

由表5和圖1可見，試驗Ⅱ組初生羔羊心臟、肝臟、肺組織中GH基因的表達量明顯高于Ⅰ組(P＜0.05)。

表5 GH基因在羔羊不同內(nèi)臟器官及肌肉組織中表達量

圖1 GH基因在羔羊不同內(nèi)臟器官及肌肉組織中表達量

2.2 GH基因在初生羔羊不同胃腸道中表達量比較

由表6 和圖2 可見，初生羔羊瓣胃、皺胃、空腸中GH基因的表達量，試驗Ⅱ組顯著高于Ⅰ組(P＜0.05)，而瘤胃、十二指腸和回腸中GH基因的表達量，Ⅰ組和Ⅱ組間無顯著差異（P＞0.05）。

3 討論

3.1 藏母羊妊娠后期日糧蛋白水平對初生羔羊內(nèi)臟器官及肌肉GH基因表達量的影響

GH基因是調(diào)節(jié)生長和發(fā)育過程中生長激素生長和分泌的關鍵生長因子，具有促進肌肉和骨骼生長，促進動物生長發(fā)育，提高飼料報酬的作用。GH 基因存在于羔羊各個內(nèi)臟器官和胃腸道及肌肉組織，其表達有顯著差異。章玲玲等[6]對家禽心臟、肝臟、脾臟、肺、腎臟和肌肉中GH 基因表達量進行了研究，證明GH 基因在肌肉組織表達量最低，肺中的表達量最高。張玲等[7]在研究不同日糧營養(yǎng)水平對番鴨GH基因在肌肉組織中表達情況的實驗中發(fā)現(xiàn)，在番鴨早期生長發(fā)育過程中，GH 基因表達會因日糧營養(yǎng)水平的不同而出現(xiàn)差異。本試驗結(jié)果表明，在兩種蛋白水平下，腎臟和肺中GH基因的表達量分別為最高和最低，這與前人的研究結(jié)果有相似之處，具有區(qū)別的原因可能是所選試驗物種的差異亦或營養(yǎng)水平設置梯度的差異。藏母羊妊娠后期日糧蛋白水平為13.5%時，初生羔羊心、肝、肺組織中GH 基因的表達量明顯高于7.5%蛋白組(P＜0.05)，說明妊娠后期提高藏母羊日糧蛋白水平能顯著提高胎兒內(nèi)臟和肌肉組織的生長發(fā)育，此結(jié)果與張玲的研究結(jié)果一致。

表6 GH基因在羔羊不同胃腸道中表達量

圖2 GH基因在羔羊不同胃腸道中表達量

3.2 藏母羊妊娠后期日糧蛋白水平對初生羔羊胃腸道GH基因表達量的影響

腸道的生長發(fā)育受多種因素的影響，如遺傳、養(yǎng)分、環(huán)境和神經(jīng)內(nèi)分泌等。腸道具有兩方面作用，既作為消化和吸收養(yǎng)分物質(zhì)的重要器官，又是保持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的先天性屏障。十二指腸是重要的消化器官，擔負著消化和吸收機體所需的大多部分養(yǎng)分物質(zhì)的功能。因此，十二指腸發(fā)育的狀況在很大程度上決定動物的生長速度[8]。殷新平[9]對黃顙魚生長激素基因全長進行克隆測序，分析GH 在組織中的差異性表達，結(jié)果表明GH基因只在垂體中特異表達，而在肌肉、脾臟、脂肪、腎臟、胃、盲腸、心臟、頭腎、精巢、腸、鰓、肝臟、魚皮和腦這14 個組織中均未檢測到表達。曹運長等研究表明，垂體中GH 表達量與腎臟相比差異極顯著，垂體GH 基因表達量較高與藍太陽魚表達結(jié)果一致，在胃中檢測不到表達。胃的生長發(fā)育也離不開GH的調(diào)節(jié)，前人實驗已相繼表明在大鼠、兔子和人的胃中有GHr 基因的表達[10]。Nagano M(1995)用RT-PCR 結(jié)合Southern 雜交的方法也檢測出在人、大鼠和兔子胃組織中有GHr 的表達，以上研究結(jié)果表明，GH 對胃的生長有重要的調(diào)節(jié)作用。本試驗結(jié)果表明，藏母羊妊娠后期日糧蛋白水平為13.5%時，初生羔羊的瓣胃、皺胃、空腸GH基因表達量均顯著高于7.5%蛋白組(P＜0.05)，而瘤胃、十二指腸和回腸中GH基因的表達量，7.5%蛋白組和13.5%蛋白組間無顯著差異（P＞0.05）。

4 結(jié)論

本試驗條件下，藏母羊妊娠后期日糧蛋白水平為13.5%時，初生羔羊心臟、肝臟、肺、瓣胃、皺胃、空腸中GH基因的表達量明顯高于7.5%蛋白組(P＜0.05)，妊娠后期提高藏母羊日糧蛋白水平能顯著提高胎兒內(nèi)臟器官、肌肉組織和胃腸道的生長發(fā)育。