干奶期的热应激影响子孙三代

所属分类:饲养管理

Jimena Laporta, Geoffrey E. Dahl

佛罗里达大学动物科学系

由于奶牛干奶期不泌乳,因此该阶段的热应激影响往往会被忽视。但在干奶期内,乳腺要经历退化和更新发育,这两个过程对于奶牛是否能在下一个泌乳期获得高产至关重要。

事实上,与干奶期采取降温措施的奶牛相比,整个干奶期处于热应激的奶牛,其产奶量平均会减少10磅/天(约4.5kg/天)。

可见,干奶期热应激对牧场盈利能力有着显著的负面影响。最近,作者研究了佛罗里达、德克萨斯和加利福尼亚等炎热州,发现干奶期热应激对这些地区的牧场经济影响最大,每头奶牛每年的损失超过300美元(约2010元)。即使像密歇根和威斯康辛这样的州,每年也由于干奶期热应激而损失数百磅的产量。总的来说,每年的干奶期热应激造成的经济损失高达到8.1亿美元(约54.27亿元)。此外,干奶期热应激的负面影响不止产量下降,还会影响奶牛后代的健康和生产性能。

相关研究也发现,母牛热应激会对后代发育产生重要影响。一般来说,如果母牛在妊娠后期遭受热应激,会影响营养物质的被动转移,降低新生犊牛体重,减缓犊牛体格发育,且易发生早产。最重要的是,若妊娠后期胎儿遭受热应激,会降低其首个泌乳期的产奶量。佛罗里达大学收集了9个夏季处于干奶期的奶牛信息,按照是否采取降温措施分为降温组和热应激组,并跟踪记录这些奶牛所产母犊的第一和第二泌乳期前35周的产奶量、乳脂和乳蛋白数据,从而评估乳脂校正乳(ECM)产量的差异。

与干奶期采取降温措施母牛相比,热应激母牛所产母犊的第一泌乳期产奶量降低了8磅/天,约3.60kg/天(63磅/天vs71磅/天,约28.35kg/天vs31.95kg/天),第二泌乳期产量降低了7.5磅/天,约3.38kg/天(73.2磅/天vs81磅/天,约32.94kg/天vs36.45kg/天)。

这就意味着,其第一和第二泌乳期前35周的产奶量大约分别损失了2000磅(约900kg)和1600磅(约720kg)。

图1.一代女儿的产奶量差异

干奶期的热应激影响子孙三代

值得注意的是,所有年份的试验设施设置都是相同的。二胎及以上胎次母牛在46天的干奶期内都饲养在散栏式牛舍,降温组提供牛舍遮荫、风扇和喷淋,热应激组只提供牛舍遮荫。此外,在多年的研究中,热应激组奶牛干奶期的温湿度指数(THI)始终在68以上,其呼吸频率和直肠温度等生理指标始终处于高位。

影响母女三代

干奶期热应激的影响不仅限于此,佛罗里达大学还追溯研究了干奶期热应激对隔代孙女生产性能的影响。与4年前干奶期采取降温措施的母牛相比,热应激母牛的隔代孙女的第一泌乳期产奶量降低了8.2磅/天,约3.69kg/天(62.8磅/天vs71磅/天,约28.26kg/天vs31.95kg/天)。

这意味着,其第一泌乳期前35周的产奶量大约损失了1900磅(约855kg,图2)。

令人惊讶的是,隔代孙女的产量差异趋势一直持续到第二泌乳期,高达14.3磅/天,约6.44kg/天(75磅/天vs89.3磅/天,约33.75kg/天vs40.19kg/天)。也就是说,其第二泌乳期前35周的产奶量损失超过了3500磅(约1575kg,图2)。再次强调,该研究中,只有祖母奶牛的干奶期遭受了热应激,其本身、一代女儿和隔代孙女的泌乳期都采取了降温措施。

图2.隔代孙女的产奶量差异

干奶期的热应激影响子孙三代

现在,结果很明显,干奶期热应激对泌乳性能的负面影响远远超出了只对本身随后泌乳期的影响,其影响至少延续了两代。

为什么会这样?

我们认为,代际产量损失可能是由于胎儿在子宫内遭受热应激,直接影响了基因编程,影响了乳腺发育,进而损害了未来的生产能力。因此,佛罗里达大学也正在积极研究,热应激是否导致了表观遗传的改变,从而降低了产奶量。

虽然犊牛的基因组成在母牛怀孕时就已经定型,但子宫内发生的表观遗传变化可以改变DNA的物理结构,而这将最终决定哪些基因会“开启”,哪些基因会“关闭”。

针对表观遗传变化研究最多的是DNA甲基化,其是指DNA在酶的作用下结合一个甲基基团,从而改变基因的表达,且这些表观遗传标记可以遗传,并传递给多个世代。

我们认为,子宫内胎儿受到热应激引起的部分表型变异,是由调节乳腺基因表达的表观遗传修饰介导的。

通过跟踪高温或低温环境下出生的犊牛,在其两年后开始泌乳时采集了乳腺组织,检测具体有多少胞嘧啶甲基化,以及都是在哪些基因上进行了甲基化。结果发现,在两种情况下出生的奶牛的乳腺中,有500多种胞嘧啶甲基化存在差异,影响了约400种不同的基因,而且这些基因在奶牛发育、免疫、细胞信号和细胞通讯、转录及翻译机制中发挥着关键作用。

胎儿在子宫内受到热应激影响,导致乳腺中这些基因的失调,可能就是其泌乳性能下降的原因之一。因此,了解这些基因的功能和调控机制,对于理解热应激引起的产量损失和制定预防热应激策略具有重要意义。

乳腺组织结构的改变

另一个有趣的发现是,母牛妊娠后期若暴露在热应激条件下,会改变其女儿乳腺组织的微观结构。组织检测结果显示,乳腺泡体积减小,周围的结缔组织增多,这意味着乳腺泡内决定泌乳的乳腺上皮细胞数目减少,乳腺合成分泌和储存牛奶的能力降低。因此,两组奶牛乳腺组织的微观结构特征的差异,可以用于解释其泌乳性能的差异。

综上,研究表明,干奶期热应激的负面影响远远超过对其本身泌乳期产奶量的影响,该影响至少延续到其一代女儿和隔代孙女的连续两个泌乳周期。

目前,佛罗里达大学正在寻找能够减轻或扭转干奶期热应激影响的实用策略。为了更好地理解热应激引起产量下降的原因,以便未来制定干预措施的相关研究也在进行中。

到目前为止,减缓干奶期热应激对于降低母牛的产量损失至关重要,同时,对于预防其一代女儿和隔代孙女泌乳性能的降低也非常重要!

翻译:王封霞

 

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