日粮纤维水平对苏禽3号肉鸡盲肠纤维素酶活性、肠道组织形态及生长相关基因表达的影响

黄正洋，黄华云，李春苗，王钱保，段 炼，穆春宇，黎寿丰，赵振华

（中国农业科学院家禽研究所，江苏扬州225125）

日粮纤维是饲料的重要组成成分，主要由纤维素构成。纤维素在肉鸡日粮中能够提供能量[1-2]。目前，日粮纤维在奶牛[3]、羊[4-5]、猪[6-8]和兔子[9]等哺乳动物中的研究较为充分，在家禽中研究主要集中在食草的水禽上。日粮纤维能够提高畜禽生产性能，促进肠道蠕动，改善肠道微生物区系，提高抗病力和免疫力。我国养殖行业蛋白类饲料原料大量依赖进口，尚不能自足。《农业农村部畜牧兽医局饲料中玉米豆粕减量替代工作方案》[10]重点要求推进用谷物和杂粕对饲料中玉米豆粕实现减量替代，通过增加畜禽日粮纤维素含量、降低蛋白含量、提高饲料转化率来保障养殖业安全、稳定发展。探索及开发玉米豆粕低含量日粮，对畜禽养殖业以及我国粮食安全，均有着重要的意义。本试验研究不同纤维素水平日粮对苏禽3号肉鸡盲肠内容物纤维素酶活性、小肠组织形态和相关基因表达的影响，旨在探究日粮中纤维水平对鸡肠道组织发育的影响，探索适宜添加比例，为肉鸡生产中低玉米-豆粕型日粮开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验在中国农业科学院家禽科学研究所邵伯试验基地进行，以中国农业科学院家禽科学研究所选育的苏禽3号系为试验对象。试验选取体重1.2 kg左右、10周龄的母鸡360只，采用单因素完全随机试验设计，随机分成3组，每组4个重复，每个重复30只鸡。对照组饲喂纤维素含量2%基础日粮、试验1组饲喂纤维素含量4%试验日粮、试验2组饲喂纤维素含量6%试验日粮。试验日粮按照试验要求由江苏盐城源耀饲料有限公司配制，其组成及营养水平见表1。

1.2 饲养管理

试验鸡在相同的管理条件下饲养，自由采食、饮水，试验期为11～21周龄。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 盲肠内容物纤维素酶活性

将鸡屠宰后，迅速切开腹腔，用绳子将盲肠开口一端系住后切除，迅速转移至冻存管液氮保存。采用蒽酮比色法测定CL催化纤维素降解产生的还原糖的含量。单位的定义：每克组织每分钟催化产生1μg葡萄糖定义为1个酶活力单位。

1.3.2 小肠组织切片观察

分离各组试验鸡肠道组织，采取十二指肠、空肠、回肠及盲肠中段约1 cm，放入10%中性福尔马林溶液中固定24 h，换液修整样品继续固定备用。所有肠道样品经处理，用莱卡切片机沿肠管长轴垂直方向切片，每肠段切3片，HE染色，中性树胶封片观察。

采用Image-ProPlus 5.0图像分析软件系统测量十二指肠、空肠、回肠和盲肠的绒毛高度、隐窝深度、黏膜成厚度，并计算绒毛高度/隐窝深度的比值。绒毛高度以绒毛顶端至绒毛基部为准；隐窝深度为肠腺底部至两绒毛之间基部开口处的距离。选取多点后取平均值，然后进行整理及统计分析。

表1 试验日粮组成及营养水平（风干基础）Tab.1 Composition and nutrient levelsof diets(air-dry basis)

1.3.3 基因组织表达分析

根据GenBank数据库中鸡GADPH基因、BMP4基因、SMAD4基因和GATA3基因序列，利用Primer 6.0和Oligo 7.0设qRT-PCR引物。引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，相关引物信息见表2。

采用Trizol Reagent提取十二指肠、空肠、回肠和盲肠组织总RNA，加入DNA酶去除基因组DNA，NanoDrop浓度仪测定其浓度，琼脂糖凝胶电泳检测完整性，待分析表明符合要求后，可进行下一步试验。取2μg总RNA，根据采用Fermentas反转录试剂盒说明以Oligo dT为引物合成cDNA第一链。

分别对BMP4基因、SMAD4基因、GATA3基因等基因进行qRT-PCR。qRT-PCR扩增体系和程序参照定量试剂盒推荐。PCR反应在Applied Biosystems 7500荧光定量PCR系统中进行，GAPDH作为内参，每个样本重复3次，采用2-ΔΔCt计算mRNA相对表达量。

1.4 数据统计与分析

数据采用SPSS 26.0的一般线性模型GLM过程的One-way ANOVA进行单因素方差分析，邓肯氏法进行多重比较。P＜0.05表示差异显著，结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡盲肠纤维素酶活性的影响（见图1）

由图1可知，与对照组相比，日粮纤维水平从2%提高到6%，盲肠内容物纤维素酶的活性提高；试验2组的纤维素酶活性显著高于对照组和试验1组（P＜0.05）。

图1 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡盲肠纤维素酶活性的影响Fig.1 Effect of dietary fiber level on cecal cellulase activity of Suqin No.3 Broiler

2.2 日粮纤维素水平对苏禽3号投机肠道组织形态的影响（见表3）

表3 日粮纤维素水平对苏禽3号投机肠道组织形态的影响Tab.3 Effect of different dietary fiber level on intestinal morphology of Suqin No.3 broiler

由表3可知，随着日粮纤维水平的提高，十二指肠绒毛高度无显著变化（P＞0.05），隐窝深度显著增加（P＜0.05）；回肠、空肠和盲肠组织中，肠绒毛高度和隐窝深度逐渐增加，当达到纤维日粮水平达到6%时，这两项指标变化均显著（P＜0.05）。绒毛高度/隐窝深度比值在肠道各个组织都随着日粮纤维水平的升高，与对照组相比变化显著（P＜0.05）。回肠、空肠和盲肠黏膜层厚度也随着日粮纤维水平提高显著增加（P＜0.05），十二指肠黏膜层厚度无显著变化（P＞0.05）。

2.3 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡生长相关基因表达的影响（见图2～图4）

图2 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡BMP4基因表达量的影响Fig.2 Effect of dietary fiber level on BMP4 geneexpression in Suqin No.3 broiler

图3 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡SMAD4基因表达量的影响Fig.3 Effect of dietary fiber level on SMAD4 geneexpression in Suqin No.3 broiler

图4 日粮纤维素水平对苏禽3号肉鸡GATA3基因表达量的影响Fig.4 Effect of dietary fiber level on GATA3 geneexpression in Suqin No.3 broiler

由图2～图4可知，BMP4基因、SMAD4基因和GATA3基因在回肠和盲肠中，表达量均高于十二指肠的表达量（P＜0.05）。随着日粮纤维水平的提高，各基因的表达量均呈现出先上升后下降的趋势。其中，日粮纤维水平在4%时，BMP4基因、SMAD4基因和GATA3基因在小肠各段中表达量最高，且在回肠组织中表达量最高。

3 讨论

曹向阳等[11]以固始鸡为研究对象，探究其耐粗饲性，对比使用纤维水平为3%和5%的日粮，发现5%日粮纤维组固始鸡盲肠内容物纤维素酶活性显著高于3%组，日粮纤维水平会影响盲肠内容物纤维素酶活性。鸡肠道并不产生纤维素酶，而在盲肠内容物中发现纤维素酶活性的变化，推测是作为家禽肠道微生物库的盲肠，含有大量共生的产纤维素酶的微生物，即日粮成分的变化，重塑鸡的肠道微生物群落，形成适宜鸡生长发育的肠道消化吸收环境，鸡对一定水平的日粮纤维可以耐受。朱晓春等[12]研究不同纤维来源的日粮对1～4周龄扬州鹅生长性能的影响，发现饲喂苜蓿草粉日粮和稻壳粉日粮均不会抑制扬州鹅的生长发育，日增重和料重比无显著差异，但是会对肠道的发育产生一定的影响，与本文的研究结果一致。陶大鹏[13]选取吉林白鹅为研究对象，以玉米秸秆为试验日粮纤维来源，分别设置6%、8%和10%粗纤维含量的日粮，饲养42 d，发现吉林白鹅在6～10周适合添加的日粮纤维水平为8%。在本研究前期试验中，发现添加4%的日粮纤维水平，苏禽3号生长性能提高，饲养成本降低，肉品质和屠宰性能无显著变化。

Tejeda等[14]探讨不同纤维来源对科宝肉鸡生长性能、器官生长、肠组织形态和养分消化率的影响，设置4%、6%和8%日粮纤维水平，选取的纤维来源有纯纤维素和大豆壳膳食纤维，发现纤维水平在4%时科宝肉鸡回肠绒毛高度最高。本研究结果发现，与对照组相比，回肠绒毛高度在各组中最高，说明回肠在鸡消化吸收中发挥着重要作用。随着日粮纤维水平的提高，各段基因的表达量也呈现出先上升后下降的趋势，表明在适宜的纤维水平，可以促进肉鸡的生长发育，但是超过试验肉鸡的耐受量后，由于日粮纤维本身的抗营养性，相关基因的表达就会被抑制，表现为肉鸡生长性能的下降。

我国养殖业饲料需要旺盛，蛋白原料供不应求。发展中国养禽业要充分挖掘利用现有饲料资源，建立精准的营养水平参数，优化调整饲料配方结构，构建具有中国特色的多元化料配方体系，降低料中玉米、豆粕占比，为保障饲料粮供需平衡、稳定粮食安全大局提供有力技术支撑。

4 结论

本试验研究表明，日粮纤维水平由2%提高到6%，可以增强苏禽3号肉鸡盲肠内容物纤维素酶活性，改善肠道组织形态，促进相关生长发育基因的表达。