【毕业学位论文】（Word原稿）环境高温对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响动物营养与饲料科学博士论文

I 密级： 论文编号： 中国农业科学院 博士 学位论文 环境高温对肉鸡线粒体功能及 胸肌品质的影响 文缩略词表 缩写 英文名称 中文名称 采食量 增重 过氧化枯烯 I 酸激酶 子自旋技术 F/G 料增重比 般线性模型 胱苷肽过氧化物酶 酸脱氢酶 二醛 氧阴离子自由基 基自由基 P/O 化磷酸化效率 pH 始 pH pH 末 白、柔软、渗出 吸控制率 性 氧 烷受体 氧化物歧化酶 代巴比妥酸反应物 摘 要 现代肉鸡的肌肉品质下降，主要表现为 肉色苍白，持水力下降的 类 特征；高温加重现代肉鸡肉品质的下降，但迄今高温影响禽肉品质的机理不清。为此本论文开展了下列 6 项研究： 1、高温及氧化应激对体外培养肉鸡腓骨长肌线粒体功能的影响 体外培养肉鸡 腓骨长肌，发现升高培养温度（ ）显著增加肉鸡腓骨长肌线粒体 生量（ 对于胸肌肉色和持水力也未产生显著影响（ P 4、 急性高温及恢复时间对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 在人工气候舱内模拟肉鸡宰前急性高温，发现 35 高温应激 2 小时对肉鸡线粒体功能 和 肌肉品质的影响与试验四的结果一致。 25 恢复 1 小时，肉鸡直肠温度、肝脏线粒体 生量及乳酸含量显著高于应激前水平（ ； 此时胸肌肉品质除 肌浆蛋白浸提率外（ 25 恢复 8 小时 ， 直肠温度、线粒体 泵活性以及乳酸含量等指标均恢复至应激前水平 （ P，此时胸肌各项肉品质指标也与应激前无显著差异 （ P。 I 5、 人工诱发 氧化应激对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 腹腔注射 30 60g 体重，引发肉鸡氧化应激。氧化应激显著提高肉鸡肝脏和胸肌线粒体 P=P= 显著增加肉鸡肝脏、胸肌线粒体 of on of of by 3、 of on of V A of 9d in 25 , 32 , 35 8 h, of 5 8 in 2O2 DA of on P2 . 4、 of on of ne 55d of 5 5 . 35 h, 25 h, 25 h, 25 h, 25 h. 5 2O2 2O2 to 5 of to 5、 of on of ne 53d of 30g BW 0g BW to by of 2O2 P=P= P= P= 在同一天内，适温及配对组直肠温度变化较平稳（ P P 白天直肠温度略高于夜间。高温组肉鸡直肠温度随环境温度变化而呈显著的规律性变化（ 处理对胸肌线粒体 P 其中高温组高于配对组和适温组（ 日循环高温对肉鸡肝脏 和 胸肌脂质过氧化的影响见表 3循环高温显著升高肉鸡肝脏和胸肌 含量（ 肉鸡肝脏中 含量明显高于胸肌。 线粒体是细胞产生活性氧的主要场所，在线粒体呼吸链电子传递过程中部分电子漏失，还原2O，形成超氧阴离子自由基和 建兴， 1995），在正常情况下，线粒体电子传递过程中大约有 2电子漏出 ( 1973)。当动物处于异常生理状态时，线粒体呼吸链功能发生改变，导致 生量增大。 （ 2001）和 （ 2001）均报道，在肉鸡发生腹水症时，线粒体 生量升高。热应激同样影响线粒体呼吸链功能。钱令嘉等（ 2000）研究发现，热应激大鼠心肌细胞线粒体的呼吸控制率 (氧化磷酸化效率 (P/O)均随热应激强度的增强呈显著降低趋势。 （ 2003）升高南极双壳贝类（ 组织线粒体的培养温度，发现高温导致线粒体 生量显著升高。 （ 2005）应用电子自旋技术（ 化学发光法分别测定 了急性热应激对肉鸡骨骼肌线粒体超氧阴离子自由基产生量的影响，结果表明热应激显著升高线粒体超氧阴离子自由基的产生量，并推测热应激 升高 肉鸡骨骼肌线粒体超氧阴离子自由基产生量与直肠温度升高有关。本论文第二章的研究结果也证实，升高肉鸡骨骼肌体外培养温度可导致线粒体 生量显著增加。本试验测定线粒体 生量的缓冲液体系中含有 ，可将线粒体产生的超氧阴离子自由基歧化为 此，本试验结果显示 ， 循环高温显著升高肉鸡线粒体 产生量，反映了线粒体 综合变化，与上述研究结论一致。 第三章 日循环高温对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 29 表 3循环高温对肉鸡肝脏、胸肌线粒体 of on 2O2 DA of 粒体 生量 2O2 量 g 脏 肌 脏 肌 温组 a a 配对组 a 温组 b b 集合标准误 值 P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 (高温组胸肌线粒体钙泵活性显著低于适温组和配对组（ 日循环高温影响肉鸡胸肌乳酸含量的结果见表 3图 3理对胸肌乳酸含量有影响趋势（ P 其中高温组胸肌乳酸含量高于适温组（ 表 3循环高温对肉鸡肝脏、胸肌线粒体 性及胸肌乳酸含量的影响 of on of 粒体钙泵活性（ i/h /mg 酸含量（ g） 脏 肌 肌 温组 a 对组 a 温组 b 合标准误 值 P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 (日循环高温对肉鸡胸肌 显著影响（ P 高温组胸肌 L*值显著高于适温组和配对组（ 日循环高温对肉鸡胸肌肉色 a*值和 b*值无显著影响（ P P 高温组胸肌滴水损失和剪切力显著高于配对组和适温组（ 配对组剪切力显著高于适温组（ 表 4性高温对肉鸡肝脏和胸肌线粒体 of on 2O2 of 粒体 生量 mg 2O2 肝脏 肌 5 2 5 8 合标准误 （ 值 （ P 而 35以上高温才可显著升高肉鸡线粒体 性高温对肉鸡肝脏和胸肌线粒体 白 质羰基含量的影响 急性高温影响肉鸡肝脏、胸肌线粒体氧化损伤的结果见表 4性高温显著增加肉鸡肝脏线粒体 蛋白质羰基的含量（ P=P=对肉鸡胸肌线粒体 量有提高趋势，但未达到显著水平（ P=其中 35和 38高温显著增加肝脏线粒体 蛋白质羰基的含量（ 表 4性高温对肉鸡肝脏、胸肌线粒体 白质羰基含量的影响 of on DA of 粒体 量 mg DA 粒体蛋白羰基含量 mg 脏 肌 脏 5 2 5 8 合标准误（ 值 （ P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 ( 急性高温影响肉鸡胸肌乳酸含量的结果见表 4图 4性高温显著增加肉鸡胸肌乳酸含量（ P=其中 35和 38高温显著影响胸肌乳酸含量（ 钙泵的主要作用是通过分解 离子梯度将胞浆内的钙离子泵回肌浆网、线粒体或胞外（孙大业等， 2001）。大量体外研究证实 制膜上钙泵的活性（ 1985； , 1996； ， 2000）。本试验结果显示， 急性高温显著抑制肉鸡线粒体钙泵活性（ P=P=与急性高温增加线粒体 起线粒体氧化损伤的研究结果一致， 本论文第二、三章的研究也取得相似结果。急性高温对线粒体钙泵活性的 影响程度与高温应激强度相关。 表 4性高温对肉鸡肝脏和胸肌线粒体钙泵活性、胸肌乳酸含量的影响 of on of 乳酸含量（ g） 粒体钙泵活性（ i/h /mg 肌 脏 肌 5 2 5 8 合标准误 （ 值 （ P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 ( 表 5性高温应激及恢复时间对 肉鸡直肠温度 的影响 of on of 理 肠温度 ） 高温应激前 温应激 复 1h h 复 2h h a 恢复 4h h a 恢复 8h h a 集合标准误 值 P 表 5性高温及恢复时间对 肉鸡血浆 性 的影响 of on K DH of 理 K（ IU/ IU/ 高温应激前 温应激 复 1h 复 2h h a 复 4h h a 复 8h h a 合标准误 值 P 线粒体是细胞产生活性氧（ 主要场所。热应激影响线粒体呼吸链功能（钱令嘉等，2000），导致线粒体 生量增加（ ， 2003； ， 2005）。本试验结果显示，急性高温显著升高肉鸡肝脏、胸肌线粒体 产生量，与上述研究结果一致，本论文前期研708090100110120130应激前 应激 恢复1h 恢复2h 恢复4h 恢复8U/ 第五章 急性高温及恢复时间对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 48 究也获得相似结果。本试验同时发现，急性高温结束后短时间内，肉鸡 无法消除高温应激的影响，线粒体 生量仍维持较高水平，直到高温应激结束 4 小时后，线粒体 高温应激增加线粒体 鸡体内抗氧化防御体系无法清除大量产生的自由基，导致肉鸡氧化应激，氧化应激引起细胞内多种功能性生物大分子氧化损伤，影响细胞的正常生理功能。 表 5性高温及恢复时间对 肉鸡肝脏、胸肌线粒体 影响 of on 2O2 of 理 粒体 生量 2O2 2O2 脏 肌 温应激前 温应激 复 1h h 复 2h h 复 4h h 复 8h h 合标准误 值 P 25 恢复 4小时，肝脏 线粒体 维持在显著高的水平（ 肝脏线粒体 蛋白质羰基含量在高温 应激结束 1 小时内维持较高水平（ 表 5性高温及恢复时 间对 肝脏、胸肌线粒体 肝脏线粒体蛋白质羰基含量 的影响 of on DA of 理 粒体 量 DA 粒体蛋白羰基含量 脏 肌 脏 温应激前 温应激 复 1h h 复 2h h 复 4h h 复 8h h 合标准误 值 P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 (25 恢复 1 小时，胸肌 线粒体 钙泵活性 显著低于应激前（ 表 5性高温及恢复时间对 肉鸡肝脏、胸肌线粒体钙泵活性及胸肌乳酸含量的 影响 of on of 处理 酸含量（ g） 粒体钙泵活性（ i/h / 肌 脏 肌 温应激前 温应激 复 1h h 复 2h h 复 4h h 复 8h h 合标准误 值 P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 ( 钙泵的主要作用是通过分解 离子梯度将胞浆内的钙离子泵回肌浆网、线粒体或胞外（孙大业等， 2001）。大量体外研究证实 制膜上钙泵的活性（ 1985； , 1996； ， 2000）。本试验结果显示， 急性高温显著抑制肉鸡肝脏和胸肌线粒体钙泵活性（ 当有过渡金属离子存在 时，线粒体产生的 生芬顿反应，产生羟基自由基。羟基自由基具有很强氧化活性，能够与 质、蛋白质等生物大分子快速反应。线粒体膜上含有丰富的不饱和脂肪酸，自由基诱导不饱和脂肪酸发生脂质过氧化链式反应，造成脂质过氧化产物量升高。自由基同时攻击线粒体膜上的各种功能性蛋白，导致蛋白质羰基基团的含量升高（ ， 1990； ， 2000）。本试验结果显示， 氧化应激显著增加肉鸡肝脏、胸肌线粒体 氧化应激升高肉鸡线粒体 明线 粒体内部的抗氧化防御体系不能消除氧化应激引起的 致脂质和蛋白发生氧化损伤，而脂质和蛋白质的氧化损伤势必进一步影响线粒体的功能。急性高温同样增加肉鸡线粒体 五章）。氧化应激对线粒体氧化损失的影响与高温相似。 表 6化应激对肉鸡肝脏、胸肌线粒体 白质羰基含量的影响 of on DA of 粒体 量 DA 粒体蛋白羰基含量 脏 肌 脏 mg/0mg/0mg/合标准误 值 P 氧 化应激影响肉鸡胸肌乳酸含量的结果见表 6腹腔注射 著增加肉鸡胸肌乳酸含量（ 氧化应激对胸肌肉品质的影响与高温相似。 氧化 应激抑制线粒体钙泵活性，提高肉鸡胸肌乳酸含量，导致肉鸡宰后肌肉 降速度增快，引起蛋白变性，造成肉色苍白，滴水损失和烹调损失增加，剪切力升高。高温同样抑制钙泵活性，提高胸肌乳酸含量，导致鸡肉品质下降。氧化应激对肉鸡钙泵活性、胸肌乳酸含量及肉品质的影响与高温相似，表明 高温通过氧化应激，影响肉鸡钙离子转移系统功能，改变宰后肌肉组织代谢，进而影响鸡肉品质。 结 给肉鸡腹腔注射 显著增加线粒体 线粒 体 蛋白质羰基含量显著升高；显著抑制线粒体钙泵活性，导致胸肌乳酸含量升高，促使宰后肌肉 降速度增快，引起肌浆蛋白浸提率下降，影响鸡肉肉色和持水力。 环境 高温对肉鸡 线粒体功能和肉品质 的影响与氧化应激相似，表明高温很可能 通过肉鸡氧化应激，影响钙离子转移系统功能，改变宰后肌肉组织代谢，进而影响鸡肉品质。 第六章 人工诱发氧化应激对肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 60 表 6of on of mg/0mg/0mg/合标准误 （ (P pH 色 * a* b* 环境高温影响肉鸡的生产性能已被大量研究所证实。本试验结果显示，日粮中添加高水平助于缓解高温对家禽的不良影响。 （ 2001）报道，日粮中添加 65g）不影响高温环境下蛋鸡的产蛋量，但可提高蛋重、蛋黄重和哈弗氏单位。胡兰等（ 2001）研究发现，日粮中补充高水平 100g），可有效缓解高温对肉鸡体重、饲料转化效率以及免疫机能的不良影响。本试 验结果表明，日粮中添加高水平 肉鸡生产性能略有提高，但影响不显著。李绍钰和张子仪（ 1999）也有相似报道。 善高温环境下家禽的生产性能除与添加剂量、添加时间有关外，还与高温应激的强度和持续时间有关。 温环境下日粮补充 肉鸡直肠温度的影响 高温环境下日粮补充 肉鸡直肠温度的影响见表 7图 7中午和夜间 2 点，日循环高温均显著升高肉鸡直肠温度（ 随着日龄的增加，肉鸡血浆中 活性有升高趋势，高温组肉鸡 49 日龄血浆 活性均显著高于 35 日龄。 第七章 高温环境下日粮添加 肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 65 表 7温环境下日粮补充 肉鸡血浆中 性的影响 E on K DH of 5 日龄 35 2 日龄 42 9 日龄 49 合标准误 值 P K（ U/ 高温组（ 温 （ E） 温组（ 合标准误 ( P 值 (P IU/ 高温组（ 温 （ E） 温组（ 合标准误 ( P 值 (P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 (P A, B 同一行中数值具有不同大写字母上标者差异显著 (P A, B p 要存在于骨骼肌中。 1995）研究发现，肉鸡血液中总 99%为肌肉来源的同工酶，血浆中 性升高，表明骨骼肌纤维膜的完整性受损（ ， 2001）。本试验结果表明，循环高温显著升高肉鸡血浆中 活性，与早期文献报道一致（ 1995， 1997； ， 2001；林海和张子仪，1996）。刘铀等（ 1999）报道，日粮中添加 以缓解高温引起的 性升高。本试验的结果与前期研究结果是一致的。 2003）报道，升高肌浆中钙离子浓度可导致肌肉中 流失速度增加，其它研究也证实了这一现象（ 1994； 1996，2004）。本试验结果显示日循环高温显著升高肉鸡血浆中 活性，表明高温可能影响肌浆钙离子浓度的正常调控。 第七章 高温环境下日粮添加 肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 66 图 7温环境下日粮补充 肉鸡血浆中 性的影响 E on K of 高温环境下日粮补充 2生量及脂质过氧化的影响 高温环境下日粮补充 肉鸡肝脏和胸肌线粒体 生量的影响见表 7图 7循环高温显著增加肉鸡肝脏、胸肌线粒体 P高温条件下日粮中补充 降低肉鸡线粒体 P 高温环 境下日粮补充 肉鸡肝脏和胸肌脂质过氧化的影响见表 7循环高温显著增加肉鸡肝脏、胸肌 含量（ P日粮中补充 显著缓解高温对肉鸡脂质过氧化的影响（ P 线粒体是细胞产生活性氧（ 主要场所，正常情况下，线粒体呼吸链电子传递过程中大约有 2电子漏出，还原 成超氧阴离子自由基和 973)。热应激影响线粒体呼吸链功能，导致线粒体 生量增加。钱令嘉等（ 2000）研究发现，热应激大鼠心肌细胞线粒体的呼吸控 制率 (氧化磷酸化效率 (P/O)均随环境温度升高呈显著降低趋势。 （ 2003）升高南极双壳贝类（ 组织线粒体的培养温度，发现高温导致线粒体 生量显著升高。 （ 2005）应用电子自旋技术（ 化学发光法分别测定了急性热应激对肉鸡骨骼肌线粒体超氧阴离子自由基产生量的影响，结果表明，热应激显著升高线粒体超氧阴离子自由基的产生量，并推测热应激升高线粒体超氧阴离子自由基产生量与直肠温度升高有关。 本试验结果显示 ，日粮中补充 降低高温 条件下肉鸡线粒体 产生量，这可能与 除自由基的功能有关。体外研究发现， 进一步影响线粒体功能，增加线粒体 产生（ ， 2000； ， 2004）。 50607080901001103 5 日 龄 4 2 日 龄 4 9 日 龄U/ 第七章 高温环境下日粮添加 肉鸡线粒体功能及胸肌品质的影响 67 表 7温环境下日粮补充 肉鸡肝脏和胸肌线粒体 E on 2O2 DA of 粒体 生量 2O2 量 g 脏 肌 脏 肌 温组（ 温 （ E） 温组（ 合标准误（ 值（ P 同一列中数值具有不同小写字母上标者差异显著 (P 图 7温环境下日粮补充 肉鸡肝脏和胸肌线粒体 E on 2O2 of 粒体产生的 过芬顿反应，产生 羟基自由基 。 羟基自由基 具有很强氧化