不同顏色LED光對蘇系長毛兔毛品質(zhì)及皮膚毛囊發(fā)育的影響

秦 楓，王 菁，翟 頻*，潘孝青，楊 杰，邵 樂，李 健，張 霞

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，南京 210014；2.農(nóng)業(yè)部種養(yǎng)結(jié)合重點實驗室，南京 210014；3.北京美聯(lián)眾合動物醫(yī)院，北京 100101)

光照作為環(huán)境因子，顯著影響動物的生理活動，如季節(jié)性繁殖、毛皮生長、春季脫毛等，在動物生產(chǎn)中起著重要作用。人工光照已經(jīng)在畜禽養(yǎng)殖中得到應(yīng)用。家兔是對光高度敏感的畜種，光照可調(diào)控褪黑激素分泌，通過MT1受體途徑促進家兔發(fā)情[1]。有研究報道，光照時長、強度及光照制度會影響母兔的產(chǎn)奶量、產(chǎn)仔窩重，從而影響母兔的生產(chǎn)性能，光照的強度和制度甚至?xí)绊懩竿玫牟墒沉縖2]。在自然光周期縮短的情況下，使用30 lx光照強度(白熾燈泡)，每天補充光照14 h可提高母兔生產(chǎn)性能[3]。Mousa-Balabel[4]研究發(fā)現(xiàn)，每天使用20 lx的熒光燈照明能改善母兔的生產(chǎn)性能。EFSA規(guī)定，為滿足家兔生理活動、視覺及環(huán)境需要，光照強度必須達(dá)到50 lx[5]。光照也是影響毛皮動物皮毛生長發(fā)育的關(guān)鍵因子。Fushimi 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，LED光照可以促進小鼠毛發(fā)的生長，但光照對長毛兔影響的研究報道很少，特別是LED光。本研究擬探討不同LED光對3月齡蘇系長毛兔生產(chǎn)性能、毛品質(zhì)及皮膚毛囊發(fā)育的影響，為LED光照在毛兔生產(chǎn)中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

3月齡蘇系長毛兔來自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)基地實驗兔場。

1.2 試驗設(shè)計

試驗地點為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合實驗兔場。將50只3月齡、健康、體重相近((2.245 ± 0.296)kg)的蘇系長毛兔隨機分為5組，每組5個重復(fù)，每個重復(fù)2只，采用不同LED光處理，光照強度為50 lx，處理組分別為LED紅光組、LED綠光組、LED藍(lán)光組、黑暗組和對照組(自然光組)，試驗期73 d。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗前對兔舍兔籠進行徹底清掃、消毒，長毛兔統(tǒng)一剪毛。一兔一籠，飼喂同一基礎(chǔ)日糧，由江蘇康迪富爾飼料股份有限公司生產(chǎn)。每天飼喂兩次，早上8：30和下午15：30，自由采食、飲水。光照采用16L∶8D光照制度，采用時間控制器，每天早上4：00開始啟動燈帶，晚上20:00關(guān)閉燈帶，光照強度一致，為50 lx。

1.4 樣本采集

試驗初始及試驗?zāi)?，稱量每只試驗兔體重，計算平均日增重(ADG)。試驗期記錄每周每組試驗兔總采食量，計算平均采食量。試驗?zāi)┙y(tǒng)一剪毛，稱量產(chǎn)毛重量。

試驗?zāi)┙?4 h，于早晨9:00，每組10只蘇系長毛兔，耳緣靜脈采集血樣，分離血清，-20 ℃保存用于褪黑激素(MT)、催乳素(PRL)、三碘甲狀原氨酸(T3)、四碘甲狀原氨酸(T4)、生長激素(GH)的測定，按照ELISA試劑盒(購自南京建成生物工程研究所)說明書的方法進行檢測。取肩胛部、背部、腹部相同部位的1 cm2毛樣，用于毛纖維長度、細(xì)度、粗毛率和回潮率測定。

取肩胛皮膚，鋪平并固定在帶孔的木板上，然后固定于Bouin氏液中。皮膚在Bouin氏液中固定 2 h之后進行修塊，修成 1 cm×1 cm，用于皮膚毛囊觀察。

1.5 指標(biāo)測定

毛纖維長度測定采用手排法，即在黑絨板上將兔毛纖維整理成一端平齊的毛束，將纖維由長到短、自左向右均勻排列成底線平齊的纖維長度分布圖，把長度分布圖描繪在坐標(biāo)紙上，根據(jù)作圖計算纖維平均長度指標(biāo)。粗毛率采用重量法測定，稱取1 g毛樣進行測定，先將毛樣中的粗毛檢出，剩余的毛為細(xì)毛和兩型毛，干燥器中平衡2 h，天平稱其重量，計算其比例。毛纖維細(xì)度采用投射顯微鏡法[7]，應(yīng)用Q-capture Pro 6.0軟件獲得纖維切面照片，Image-pro plus 6.0 圖像分析系統(tǒng)進行分析，測量200毛樣直徑?；爻甭什捎脟覙?biāo)準(zhǔn)(GB/T13835.4-92)規(guī)定的方法測定[8]。

皮膚組織固定完成后，脫水制成石蠟切片，蘇木精-伊紅(HE)染色，毛囊群密度采用光學(xué)顯微鏡檢測，在目鏡為10 倍、物鏡為10倍條件下觀察，讀取原生毛囊數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2016整理數(shù)據(jù)，采用SPSS17.0 進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，Duncan氏法多重比較，P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié) 果

2.1 LED光照對蘇系長毛兔生產(chǎn)性能的影響

由表1可知，LED光照對蘇系長毛兔終末體重、平均日增重、采食量無顯著的影響(P>0.05)，但紅光組的產(chǎn)毛量要高于其余各組(P=0.050)。

表1 LED光照對蘇系長毛兔生產(chǎn)性能的影響

2.2 LED光照對蘇系長毛兔毛品質(zhì)的影響

由表2可知，LED光照對長毛兔肩胛部毛纖維長度有顯著的影響，紅光組肩胛部毛纖維長度顯著長于對照組和綠光組，比對照組和綠光組長35.36%(P<0.05)。背部和腹部毛纖維長度組間無顯著差異(P>0.05)，但紅光組的背部毛纖維最長。

表2 LED光照對蘇系長毛兔毛纖維長度的影響

由表3可知，LED光照對蘇系長毛兔粗毛細(xì)度和粗毛率有顯著影響，與對照組相比，綠光組和黑暗組顯著提高了粗毛的細(xì)度(P<0.05)，紅光組和藍(lán)光組顯著降低了粗毛率(P<0.05)。此外，紅光組的細(xì)毛細(xì)度度最低細(xì)毛細(xì)度，但無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。LED光照對回潮率沒有顯著影響(P>0.05)。

表3 LED光照對長毛兔毛纖維細(xì)度、回潮率、粗毛率的影響

2.3 LED光照對蘇系長毛兔血清激素的影響

由表4可知，LED光照對長毛兔血清MT、T3有顯著影響。與對照組相比，紅光組顯著提高了血清MT和T3的濃度(P<0.05)，黑暗組顯著降低了血清PRL的濃度(P<0.05)。血清T4和GH濃度在組間無顯著差異(P>0.05)。

表4 LED光照對蘇系長毛兔血清激素的影響

2.4 LED光照對蘇系長毛兔皮膚組織毛囊發(fā)育的影響

由圖1可知，相同放大倍數(shù)視野中，紅光組毛囊群個數(shù)最多(n=16.50)，依次為對照組(n=14.00)、藍(lán)光組(n=11.67)、黑光組(n=11.00)，綠光組毛囊群個數(shù)最少(n=10.00)，紅光組與綠光組之間毛囊群個數(shù)具有顯著性差異(P<0.05)，但其余各組間比較差異不顯著(P>0.05)。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

圖2為HE染色結(jié)果，LED光照對長毛兔皮膚毛囊結(jié)構(gòu)有明顯影響。對照組毛囊群結(jié)構(gòu)排列整齊，一個初級毛囊被3～4個次級毛囊群環(huán)繞，次級毛囊群的扇葉結(jié)構(gòu)明顯，每個扇葉結(jié)構(gòu)中有5～8個次級毛囊。紅光組毛囊群結(jié)構(gòu)排列整齊，但每個毛囊群幾乎全是次級毛囊，且次級毛囊個數(shù)較多，而初級毛囊極少，同時，次級毛囊群的扇葉結(jié)構(gòu)不明顯。綠光組毛囊群個數(shù)較少，囊群結(jié)構(gòu)明顯，一個初級毛囊被3～4個次級毛囊群環(huán)繞，次級毛囊群的扇葉結(jié)構(gòu)明顯。藍(lán)光組毛囊群結(jié)構(gòu)排列整齊，次級毛囊的囊群個數(shù)較多，最多一個初級毛囊被8個次級毛囊包圍，每個扇葉結(jié)構(gòu)中有最少5個，最多10多個次級毛囊。黑暗組毛囊群個數(shù)多于綠光組的但少于藍(lán)光組的，每個初級毛囊被3～5個次級毛囊群包圍，次級毛囊扇葉結(jié)構(gòu)明顯，次級毛囊群中毛囊個數(shù)最少3個，最多10多個，部分為初級毛囊。

PF為初級毛囊，SF為次級毛囊

3 討 論

毛產(chǎn)量和纖維品質(zhì)是毛用動物生產(chǎn)的重要指標(biāo)，受眾多因素影響，包括年齡、遺傳、環(huán)境和營養(yǎng)。遺傳和營養(yǎng)方面，毛用動物生產(chǎn)中已做了大量的研究。Wnt10b可以通過經(jīng)典Wnt信號通路促進毛囊的生長[9]，其基因可激活Wnt/β-catenin途徑調(diào)節(jié)毛囊的發(fā)育[10]。Yang等[11]研究報道，CSDC2基因可能是促進山羊絨生長的重要轉(zhuǎn)錄因子。不同蛋白質(zhì)水平或蛋白補充也能夠影響安哥拉山羊的產(chǎn)毛性能和毛纖維特性[7，12]。然而，關(guān)于環(huán)境因素——光照對毛用動物生產(chǎn)的影響研究較少，主要集中于絨山羊?？s短光照周期可以誘導(dǎo)7月份絨山羊皮膚次級毛囊發(fā)育，提高10月份產(chǎn)絨量及絨纖維長度[13]。這與Liu等[14]研究結(jié)果基本一致，短光照周期可促進毛(絨)生長，調(diào)節(jié)光照有效提高絨產(chǎn)量，可以廣泛應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)。在非產(chǎn)絨期，也可通過光照調(diào)控促進羊絨生長，顯著提高個體產(chǎn)絨量，增加絨纖維長度[15]。其它毛用動物光照研究也有相似的結(jié)果。高志光[16]研究發(fā)現(xiàn)，縮短光照能誘導(dǎo)貉冬毛提前生長并成熟，光照能改變換毛及冬毛生長的進程，不改變其生長規(guī)律。本試驗選擇不同顏色LED光，研究其對蘇系長毛兔毛產(chǎn)量和毛纖維品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，在16L∶8D的光照制度下，不同顏色LED光照對毛纖維品質(zhì)有不同的影響，LED紅光可以提高兔毛產(chǎn)量，顯著提高毛纖維長度，降低細(xì)度和粗毛率。毛纖維長度和細(xì)度直接影響紡織加工工藝，細(xì)度是影響毛纖維價值的主要性狀[17]，LED紅光提高毛纖維長度，降低細(xì)度在生產(chǎn)中很有意義。Sheen等[18]研究發(fā)現(xiàn)，紅光組小鼠的毛進入生長期速度比綠光組和藍(lán)光組的快。Han等[19]報道，在體外培養(yǎng)模型中，655 nm紅光+LED能促進人的頭發(fā)生長，減少毛囊向退化期轉(zhuǎn)變。由此可見，LED紅光可以促進毛纖維的生長。

在本試驗中，還檢測了血清MT、PRL、T3等激素的濃度，發(fā)現(xiàn)，LED紅光組可以提高血清MT和T3的濃度，這與王興濤[20]研究的發(fā)現(xiàn)基本相似，調(diào)控光照可以提高絨山羊血清MT濃度。毛纖維生長受褪黑激素的調(diào)節(jié)，而褪黑激素分泌受光照周期調(diào)控。在動物體內(nèi)，一定強度的光向松果體發(fā)出信號，啟動或終止褪黑激素的合成和分泌，褪黑激素以周期性的節(jié)律傳遞信號，調(diào)節(jié)季節(jié)性繁殖和其他生物生理過程，如冬眠、遷徙和皮毛變化等[6]。Coelho等[21]報道，在南半球低緯度地區(qū)，自然光周期下毛用母羊的血漿褪黑激素濃度表現(xiàn)出相同的周年規(guī)律，春季外源性褪黑激素處理對Rasa Aragonesa母羊羊毛品質(zhì)有積極影響。外源褪黑激素還能提高毛產(chǎn)量和纖維質(zhì)量[22]。長毛兔皮下埋植40和55 mg 褪黑激素能夠提高公兔夏季產(chǎn)毛量且抑制母兔夏季產(chǎn)毛量的降低，同時增加公、母兔粗毛長度[23]。Duan等[24-25]研究發(fā)現(xiàn)，兩次(4月下旬和6月)植入褪黑激素(2 mg·kg-1體重)，可誘導(dǎo)羊絨生長和降低纖維細(xì)度，提高羊絨產(chǎn)量，且不改變母羊生長速度和繁殖性能，但在生長慢速期(12月和2月)埋植褪黑激素對產(chǎn)絨量沒有顯著影響。Cong等[26]指出，冬至期間植入褪黑激素可有效延長遼寧絨山羊羊絨生長周期，處理后羊絨纖維的數(shù)量和質(zhì)量都有所提高。因此，光照處理提高毛纖維品質(zhì)可能與褪黑激素有關(guān)。在本研究中，LED紅光效果優(yōu)于自然光或其他LED光照組，LED紅光對長毛兔的毛纖維品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。

Yang等[27]揭示，褪黑激素能夠促進早產(chǎn)絨山羊皮膚次級毛囊的發(fā)育，進一步拓展了褪黑激素在毛纖維生產(chǎn)中應(yīng)用的認(rèn)識。本研究為驗證上述結(jié)果，進一步測定和觀察了毛囊的發(fā)育和結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示，相同視野下LED紅光組的毛囊群數(shù)為16.5，且由眾多次級毛囊和少量初級毛囊組成。這一結(jié)果與LED紅光提高毛纖維長度、降低細(xì)度的結(jié)果一致。有關(guān)光照處理下毛囊特性變化的報道較少。王興濤[20]研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控光照可以提高絨山羊次級毛囊的密度。此外，Lanszki等[22]發(fā)現(xiàn)，褪黑激素處理可使每組毛囊的活性毛囊(初級和次級)數(shù)量增加32%。光照影響褪黑激素的合成和分泌，而褪黑激素影響毛囊活動，LED紅光通過改變褪黑激素分泌來增加長毛兔或其他毛皮動物(如綿羊、羊絨山羊)的次級毛囊數(shù)量。但其刺激褪黑激素分泌的作用機制需進一步研究。

4 結(jié) 論

4.1本試驗條件下，LED紅光顯著提高了蘇系長毛兔毛纖維長度，降低了細(xì)度，提高了毛產(chǎn)量。

4.2LED紅光顯著提高蘇系長毛兔血清MT的濃度，增加了蘇系長毛兔皮膚組織毛囊群數(shù)和次級毛囊數(shù)。LED紅光可能通過提高機體MT濃度影響蘇系長毛兔毛產(chǎn)量及毛纖維品質(zhì)。