不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响.pdf

动物营养学报，（）：不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响李晓斌 黄新新 臧长江 陈开旭 马 晨 张文杰 鲁 豪（新疆农业大学动物科学学院，新疆肉乳用草食动物营养重点实验室，新疆马繁育与运动生理重点实验室，乌鲁木齐）摘 要：本试验旨在研究不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响，为断奶期马属动物胃肠道发育及科学饲粮配制提供参考依据。选择出生日期相近、月龄断奶的健康哈萨克马公马驹 匹，随机分为 组，根据精料补充料中谷物不同分别记为玉米组、燕麦组和大麦组，每组 匹。在相同的粗饲料条件下，以 谷物淀粉为基础，计算马驹精料补充料的补喂量，进行为期 的饲养试验。试验结束当天屠宰所有试验马驹，分别取胃、小肠、盲肠及结肠黏膜样品，并测定葡萄糖转运载体和生长发育相关基因相对表达量。结果表明：）各组之间胃黏膜钠依赖性葡萄糖转运载体（）基因相对表达量无显著差异（），燕麦组胃黏膜易化葡萄糖转运载体（）基因相对表达量显著高于玉米组和大麦组（）。）玉米组小肠黏膜 基因相对表达量显著高于燕麦组（），极显著高于大麦组（）；大麦组小肠黏膜 基因相对表达量显著高于玉米组和燕麦组（）。）各组之间小肠黏膜表皮生长因子（）、胰岛素样生长因子（）和胰岛素样生长因子 受体（）基因相对表达量无显著差异（）。）大麦组盲肠黏膜 和 基因相对表达量极显著高于玉米组和燕麦组（）。燕麦组盲肠黏膜 基因相对表达量显著高于玉米组（）。）大麦组结肠黏膜 基因相对表达量极显著高于燕麦组（），玉米组结肠黏膜 基因相对表达量显著高于燕麦组（）。玉米组结肠黏膜 基因相对表达量极显著高于燕麦组和大麦组（）。综上所述，给断奶马驹饲喂不同谷物来源淀粉对马驹胃肠道中葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响不同。关键词：断奶马驹；谷物；葡萄糖转运载体；基因表达中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：国家自然科学基金项目（）作者简介：李晓斌（）男，甘肃天水人，副教授，博士，研究方向为动物营养与饲料科学。：谷物中的淀粉含量一般可以达到 ，是马属动物饲粮中重要的非结构性碳水化合物来源。单胃草食家畜胃肠道淀粉主要通过酶解产生葡萄糖，为机体提供所需的能源物质。充分研究谷物在单胃草食家畜胃肠道中的吸收转运和对肠道生长发育的影响，对指导实际生产中马驹饲料配方中谷物的选择与搭配、通过营养调控手段实现马产业的提质增效具有重要意义。胃肠道中的葡萄糖主要在钠依赖性葡萄糖转运载体（，）或易化葡萄糖转运载体（，）的介导下进入肠上皮细胞，参与机体的糖代谢。表皮生长因子（，）、胰岛素样生长因子（期李晓斌等：不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响，）和胰岛素样生长因子 受体（，）等是调控动物胃肠道结构功能、发育及健康的重要基因，具有促进肠道发育、完善肠道结构功能、提高肠道酶活性和肠道免疫功能等作用。可在转录水平调控钠依赖性葡萄糖转运载体（，）的表达，从而促进肠道中葡萄糖的吸收转运。谷物淀粉酶解程度、血糖胰岛素反应及供能效率受多种因素影响，包括谷物中淀粉直连和支链的比例以及机体葡萄糖转运载体的表达水平等。而葡萄糖转运载体的表达水平受自身发育阶段、饲粮营养水平、昼夜节律、激素水平及肠道内环境等因素影响。等研究发现，给 日龄的断奶仔猪饲喂不同水平的碳水化合物饲粮，高水平碳水化合物饲粮的仔猪肠道中 基因相对表达量显著增加，而对易化葡萄糖转运载体（，）基因相对表达量无影响。李永洙等研究发现，给羔羊饲喂以玉米为主的代乳粉及开食料后，在羔羊 日龄，饲喂代乳粉及开食料的羔羊肠道中 和 基因相对表达量高于 对 照 组。孙 大 明等研究发现，相比玉米和豌豆淀粉，给断奶前羔羊补饲木薯淀粉开食料可显著提高羔羊瘤胃上皮 和 基因相对表达量。葡萄糖转运载体基因与胃肠道发育相关基因表达水平的高低受饲粮营养水平的限制，营养水平不足会降低其基因相对表达量。因此，研究葡萄糖转运载体基因与胃肠道发育相关基因，一方面能够反映胃肠道发育机能和马驹对谷物中淀粉的利用情况；另一方面可以评价饲粮营养水平是否满足马驹生长发育的需要。不同谷物来源淀粉分子结构、直链和支链比例及含量等不同，其在同种动物体内消化代谢的程度不同，产生的效果不同。研究不同谷物来源的淀粉在马驹胃肠道消化代谢情况，明确其对马驹胃肠道相关基因表达的影响，对规范和科学断奶马驹饲粮组成和均衡营养水平具有重要的意义。因此，本研究在饲粮淀粉水平相同条件下，研究不同谷物（玉米、燕麦和大麦）来源淀粉对断奶后哈萨克马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响，探讨不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运吸收及生长发育的作用，为断奶马驹的健康调控和科学饲养管理提供理论参考。材料与方法 试验设计 试验选择出生日期相近、月龄断奶的健康哈萨克马公马驹 匹，随机分为 组，根据精料补充料中谷物不同分别记为玉米组、燕麦组和大麦组，每组 匹。在相同的粗饲料条件下，以谷物淀粉摄入量相同为原则，以 谷物淀粉为基础，计算马驹精料补充料补喂量，进行为期 的饲养试验。具体试验动物、试验设计、饲粮营养水平及饲养管理与本课题组黄新新等研究相同。精料补充料补喂量及粗饲料采食量见表。粗饲料按照苜蓿干草 进行饲喂。表 精料补充料补喂量及粗饲料采食量 项目玉米组 燕麦组 大麦组 精料补充料 粗饲料 总采食量 干物质采食量 样品采集 采样当天马驹禁食 ，禁水 。马驹初始体重和宰前活重见表。马驹安乐死后，颈部放血后进行解剖，分离其胃、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结肠和直肠。从胃底部、十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠固定部位分别取一段组织样本，手术剪纵行剪开后使用生理盐水冲洗样本中内容物，冲洗干净后置于一次性滤纸上。胃黏膜从胃动 物 营 养 学 报 卷底部区域刮取；小肠黏膜分别从十二指肠、空肠和回肠中段取 刮取后混合均匀；盲肠黏膜从盲囊底部区域刮取；结肠黏膜从结肠中段区域刮取；将以上各部位黏膜立即分装于无 酶冻存管中，液氮速冻后转入 冰箱储存，用于相关基因表达的测定。表 马驹初始体重和宰前活重 项目玉米组 燕麦组 大麦组 初始体重 宰前活重 样品中基因表达的测定 本研究使用试剂盒测定胃肠道中的 个目的基因，分别为、易化葡萄糖转运载体（，）、和。使用 反转录试剂盒将样品总 反转录成，使用实时荧光定量（）检测方法定量，引物序列见表。以甘油醛磷酸脱氢酶（，）作 为 内 参 基 因，采 用法计算目的基因相对表达量。表 引物序列 基因名称 基因 引物序列 （）产物大小 钠依赖性葡萄糖转运载体：易化葡萄糖转运载体：表皮生长因子：胰岛素样生长因子：胰岛素样生长因子 受体：甘油醛磷酸脱氢酶：数据处理 在 中先将数据进行预处理，再使用 软件进行单因素方差分析，采用 氏法进行各组之间多重比较，试验结果均以平均值标准差（）表示。结果与分析不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃和小肠葡萄糖转运载体基因表达的影响不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃黏膜葡萄糖转运载体基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃黏膜 和 基因相对表达量的影响见图。各组之间胃黏膜 基因相对表达量无显著差异（）（图）。燕麦组胃黏膜 基因相对表达量显著高于玉米组和大麦组（），而玉米 组 和 大 麦 组 之 间 无 显 著 差 异（）（图）。这表明与饲喂玉米和大麦相比，饲喂燕麦可提高断奶马驹胃黏膜 基因相对表达量。不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠黏膜葡萄糖转运载体基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠黏膜 和 基因相对表达量的影响见图。期李晓斌等：不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响玉米组小肠黏膜 基因相对表达量显著高于燕麦 组（），且 极 显 著 高 于 大 麦 组（）；而燕麦组和大麦组之间无显著差异（）（图）。这表明与饲喂燕麦和大麦相比，饲喂玉米可提高断奶马驹小肠黏膜 基因相对表达量。大麦组小肠黏膜 基因相对表达量显著高于玉米组和燕麦组（），而玉米组和燕麦组之间无显著差异（）（图）。这表明与饲喂玉米和燕麦相比，饲喂大麦可提高断奶马驹小肠黏膜 基因相对表达量。数据柱无字母或标注相同字母表示差异不显著（），不同小写字母表示差异显著（），不同大写字母表示差异极显著（）。下图同。（），（），（）图 不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃黏膜葡萄糖转运载体基因表达的影响 图 不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠黏膜葡萄糖转运载体基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹肠道生长发育相关基因表达的影响不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠生长发育相关基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠黏膜、和 基因相对表达量的影响见图。各组之间小肠黏膜 基因相对表达量无显著差异（）（图）。各组之间小肠黏膜 基因相对表达量无显著差异（）（图）。各组之间小肠黏膜 基因相对表达量无显著差异（）（图）。不同谷物来源淀粉对断奶马驹盲肠生长发育相关基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹盲肠黏膜、和 基因相对表达量的影响见图。大麦组盲肠黏膜 基因相对表达量极显著高于玉米组和燕麦组（），燕麦组显著高于玉米组（）（图）。这表明与饲喂玉动 物 营 养 学 报 卷米和燕麦相比，饲喂大麦可提高断奶马驹盲肠黏膜 基因相对表达量。各组之间盲肠黏膜 基因相对表达量无显著 差 异（）（图）。大麦组盲肠黏膜 基因相对表达量极显著高于玉米组和燕麦组（），而玉米 组 和 燕 麦 组 之 间 无 显 著 差 异（）（图）。这表明与饲喂玉米和燕麦相比，饲喂大麦可提高断奶马驹盲肠黏膜 基因相对表达量。图 不同谷物来源淀粉对断奶马驹小肠生长发育相关基因表达的影响 图 不同谷物来源淀粉对断奶马驹盲肠生长发育相关基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹结肠生长发育相关基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹结肠黏膜、和 基因相对表达量的影响见图。大麦组结肠黏膜 基因相对表达量极显著高于燕麦组（），且显著高于玉米组（）；而 玉 米 组 显 著 高 于 燕 麦 组（）（图）。这表明与饲喂玉米和燕麦相比，饲喂大麦可提高断奶马驹结肠黏膜 基因相对表达量。各组之间结肠黏膜 基因相对表达量无显著差异（）（图）。玉米组结肠黏膜 基因相对表达量极显著高于燕麦组和大麦组（），而燕麦组和大麦组之间无显著差异（）（图）。这表明与饲喂燕麦和大麦相比，饲喂玉米可提高断奶马驹结肠黏膜 基因相对表达量。讨 论不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃和小肠葡萄糖转运载体基因表达的影响 消化道中的葡萄糖需要通过葡萄糖转运载体介导转运和吸收，葡萄糖的吸收利用除了受到自身浓度的影响外，还受到葡萄糖转运载体活性及数量的影响，。和 是胃肠道中介导转运和细胞摄取葡萄糖的主要载体之一，其基 因 的 表 达 主 要 受 遗 传 与 饲 粮 组 成 的 影响，。饲粮中淀粉的含量、淀粉分子结构及淀粉在胃肠道中酶解生成葡萄糖的水平是影响葡 期李晓斌等：不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响萄糖转 运 载 体 表 达 的 主 要 因 素 之 一，。谢晨研究表明，相比饲喂非蜡质玉米淀粉和豌豆淀粉饲粮，饲喂纯蜡质玉米淀粉饲粮可显著提高育肥猪空肠黏膜 和 基因相对表达量，这是由于纯蜡质玉米淀粉饲粮显著提高了空肠内葡萄糖含量及黏膜上甜味感受体表达引起的。此外，饲粮中谷物淀粉直链和支链的比例影响葡萄糖转运载体相关基因的表达。任文研究发现，高直链和支链的比例的豌豆淀粉饲粮能够显著提高羔羊小肠中 和 基因相对表达 量。本 研 究 中，饲 喂 燕 麦 的 马 驹 胃 黏 膜 基因相对表达量显著高于饲喂玉米和大麦的马驹；而饲喂大麦的马驹小肠 基因相对表达量显著高于饲喂玉米和燕麦的马驹；但饲喂玉米能够显著提高马驹小肠 基因相对表达量。研究表明，短链脂肪酸和乳酸杆菌属（）可以促进胃肠道中胰高血糖素样肽（）的表达，进而提高淀粉酶和麦芽糖酶等活性，促进肠道黏膜发育及增强葡萄糖转运载体表达和活性。而直链淀粉可被马胃中 和链球菌属（）等淀粉降解菌利用降解，产生乳酸和短链脂肪酸。相对于玉米和 大 麦，燕 麦 中 直 链 淀 粉 含 量 较 高，可 达。同时，等研究发现，饲喂燕麦谷物的马驹胃内容物中厚壁菌门（）、乳杆菌科（）、和 相对丰度高于饲喂玉米和大麦的马驹。因此，燕麦中相对较高的直链淀粉含量改变了胃中细菌的种类和丰度，增加了短链脂肪酸浓度，是本研究中饲喂燕麦的马驹胃黏膜中 基因相对表达量显著升高的原因。本研究小肠黏膜 和 基因表达量差异可能与玉米和大麦直链淀粉含量低，而支链淀粉高有关。大量支链淀粉被小肠淀粉酶解为葡萄糖，葡萄糖浓度升高是刺激小肠 和 基因相对表达量升高的原因。图 不同谷物来源淀粉对断奶马驹结肠生长发育相关基因表达的影响 不同谷物来源淀粉对断奶马驹肠道生长发育相关基因表达的影响 和 与动物肠道组织结构与功能密切相关，能够改善动物对营养物质消化吸收，修复动物受损肠道组织，促进胃肠道生长发育和功能成熟。同时，肠道 基因相对表达量增加可增强 促进动物胃肠道发育和完善其生理功能的生理作用。动物肠道发育相关基因（、以及）的表达受多种因素调控，如生长发育阶段、激素、介导信号通 路 及 饲 粮 营 养 水 平 等。等报道，营养水平是影响哺乳动物 基因表达的主要因素。饲粮营养物质对基因的表达调控主要是在转录和翻译水平，对翻译后的影响较小。于洋洋研究发现，给羔羊饲喂不同淀粉来源饲粮时，高直链和支链淀粉比例的豌豆淀粉饲粮可显著提高 日龄羔羊十二指肠和回肠 和 基因相对表达量及空肠和回肠 基因相对表达量。相振田研究表明，高直链和支链淀粉比例的豌豆淀粉饲粮可显著提高断奶仔猪十二指肠、空肠和回肠中、和 基因相对表达量。这表明高直链和支链淀粉比例的饲粮能够促进肠道中生长发育相关基因的表达，反之则抑制生长发育相关基因的表达。本研 究 中，饲 喂 大 麦 的 马 驹 盲 肠 黏 膜、和结肠黏膜 基因相对表达量显动 物 营 养 学 报 卷著或极显著高于饲喂玉米和燕麦的马驹；饲喂燕麦的马驹盲肠黏膜 基因相对表达量显著高于饲喂玉米的马驹；饲喂玉米的马驹结肠黏膜 基因相对表达量显著高于饲喂燕麦的马驹，且 基因相对表达量极显著高于饲喂燕麦和大麦的马驹。研究显示，谷物中非淀粉多糖会影响胃肠道的发育。本研究马驹盲肠和结肠黏膜 和 基因表达差异可能与不同谷物中非淀粉多糖种类和含量有关。玉米中富含木聚糖和阿拉伯糖等非淀粉多糖，而大麦和燕麦中富含 葡聚糖。这些非淀粉多糖在后肠中可被微生物利用降解产生短链脂肪酸，短链脂肪酸能够为肠道黏膜细胞提供能量而促进细胞增殖，进而促进与生长发育相关基因的表达。等研究显示，葡聚糖可促进大鼠结肠黏膜的生长。此外，葡聚糖可被微生物利用降解产生短链脂肪酸，从而改变盲肠黏膜部分基因表达。这可能是本研究中饲喂玉米的马驹盲肠和结肠黏膜中 和 基因相对表达量显著或极显著升高的原因。黄新新等研究发现，相比于饲喂玉米和燕麦，给马驹饲喂大麦能够显著或极显著提高盲肠和结肠净重。肠道净重的增加表明其细胞增殖、和蛋白质含量增加，进而可能上调生长发育相关基因的表达，这可能是本研究中饲喂大麦的马驹盲肠黏膜、和结肠黏膜 基因相对表达量显著或极显著高于饲喂玉米和燕麦的马驹的原因。结 论 胃黏膜中葡萄糖转运载体基因表达方面，饲喂燕麦能够提高 基因相对表达量。小肠黏膜中葡萄糖转运载体基因表达方面，饲喂玉米能够提高 基因相对表达量，饲喂大麦能够提高 基因相对表达量，但对生长发育相关基因表达无显著影响。盲肠黏膜中生长发育相关基因表达方面，饲喂大麦能够提高 和 基因相对表达量。结肠黏膜中生长发育相关基因表达方面，饲喂玉米和大麦能够提高 基因相对表达量，饲喂玉米能够提高 基因相对表达量。参考文献：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：于洋洋不同淀粉源对羔羊小肠发育、消化酶活性及相关基因表达量的影响硕士学位论文大庆：黑龙江八一农垦大学，：，（），（）：，：，（）：王贵富，张琳，于文雅，等日粮葡萄糖释放模式对仔猪生长性能和血清生化指标及氮代谢的影响中国畜牧杂志，（）：期李晓斌等：不同谷物来源淀粉对断奶马驹胃肠道葡萄糖转运载体及生长发育相关基因表达的影响 ，（）：（）黄志毅，王修启，邹仕庚，等肠道葡萄糖转运载体研究进展中国畜牧杂志，（）：，（）：（），：，（）：，（）：，（）：，（），（）：李永洙，金太花，韩照清，等代乳粉对早期断奶沂蒙黑山羊羔小肠发育、菌群多样性及葡萄糖转运载体基因表达的影响中国农业科学，（）：，（）：（）孙大明，李弘伟，毛胜勇，等断奶前补饲不同直 支链淀粉比开食料对羔羊瘤胃上皮发育的影响草业学报，（）：，（）：（）黄新新，李佳豪，臧长江，等不同谷物来源淀粉对断奶马驹屠宰性能、脏器指数及消化道发育的影响中国畜牧杂志，（）：，（）：（），（）：周玲，王晓清，刘臻，等营养素转运载体的研究进展饲料研究，（）：，（）：（）周力，张峰硕，张春梅，等日粮精粗比对青海黑藏羊小肠营养物质转运载体基因表达水平的影响四川农业大学学报，（）：，（）：，（），（），（）：于洋洋，赵芳芳，张爱忠，等精料中直链与支链淀粉比对羔羊瘤胃、小肠发育相关基因（、）及葡萄糖转运载体基因（、）表达量的影响 年全国养羊生产与学术研讨会暨养羊学分会第七次全国会员代表大会论文集石家庄：中国畜牧兽医学会养羊学分会，：，（，）（，）：，：（）谢晨日粮淀粉类型对育肥猪消化代谢的影响及其动 物 营 养 学 报 卷作用机制研究硕士学位论文南京：南京农业大学，：，（）任文不同直 支链淀粉比对肥羔胃肠道发育及其相关基因 表达量的影响硕士学位论文大庆：黑龙江八一农垦大学，：，（）相振田饲粮不同来源淀粉对断奶仔猪肠道功能和健康的影响及机理研究博士学位论文雅安：四川农业大学，：，（）韩斐，江明锋，王刚胰高血糖素样肽 及其在畜牧生产中的应用 中国畜牧兽医，（）：，（）：（），（）：，：贝米勒，惠斯特勒淀粉化学与技术岳国君，郝小明，等，译 版 北京：化学工业出版社，：，：，：（）：，：，（）：范炜，殷红，李春风，等胰岛素样生长因子 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