闫继弘,王鹏飞,杨 敏,闫尊强,杨巧丽,黄晓宇,高小莉,马艳萍,滚双宝,3*
(1.甘肃农业大学动物科学技术学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃农业大学图书馆,甘肃兰州 730070;3.甘肃省现代养猪工程技术研究中心,甘肃兰州 730070)
动物被毛生长呈现一定的季节性规律,这是动物更好的适应环境温度变化产生的保护性反应,且其保温性能与毛纤维的长度、密度、直径等特性及毛囊的微观结构有关。研究动物被毛特性及生长发育规律对后续探讨其抗寒特性及开展抗性育种具有重要意义。动物机体通过增加被毛纤维的长度、密度、厚度、髓腔内静止空气容纳量等,来增加保温隔热性能,使动物逐渐适应变冷的天气,而毛囊作为被毛发生的主要场所,其组织结构也关系到毛发的产量和品质,且毛囊的生长发育也存在周期性和季节性规律。随着季节的更替,动物被毛的长度、密度、直径在不断变化,且不同部位的生长规律也有所不同,如羊驼的体侧部、肩部被毛长于腹部、颈部,但腹部的直径相对最大;天祝白牦牛的体侧部绒毛含量最高且长于肩部,美利奴羊的肩、背部毛纤维相对较长。可见物种不同,被毛生长也有差异。猪是一种恒温动物,合作猪作为甘肃特有的优良地方品种,其周身也覆盖着一层浓密的被毛,随温度的降低还会密生绒毛以御严寒。关于其被毛特性和规律目前还没有相关文献报道。本实验旨在通过测定不同季节及部位的合作猪针毛和绒毛的特性及毛囊的形态学指标以探索其被毛生长规律,从而为以后合作猪种质资源利用及抗寒特性的研究提供参考。
1.1 实验动物 合作猪由甘肃省甘南州迭部县尼傲乡蕨麻猪养殖专业合作社提供。
1.2 样品采集 春(4 月)、夏(7 月)、秋(10 月)、冬(1 月)季各选8 月龄合作猪3 头,先用直尺在实验猪的颈部、肩部、体侧部和臀部画出2 cm×2 cm 面积的毛样采集部位,再用眼科剪紧贴皮肤剪下被毛,放入密封袋。夏、冬季采完被毛样的实验猪用手术刀和组织剪取下其颈部、肩部、体侧部和臀部的皮肤组织,用PBS缓冲液冲洗后放入15 mL 离心管中,加入10%中性甲醛液固定保存。
1.3 实验方法
1.3.1 纤维长度 将针毛和绒毛分开,分别取30 根放入培养皿中,用游标卡尺测量其长度。
1.3.2 纤维密度 用单位皮肤组织样品上毛纤维的数量表示(针毛、绒毛分开计数),即纤维密度=毛总数/皮肤面积。
1.3.3 纤维直径 针毛和绒毛纤维直径参照国家标准GB/T21030-2007测定,从所采每份毛样中随机取30根平铺于载玻片上,滴入适量甘油,从一侧轻轻盖上盖玻片,将载玻片放在显微镜载物台上,用BEION F6 纤维细度仪测量。
1.3.4 皮肤组织HE 染色 固定的组织脱水(依次放入75%酒精4 h,85%酒精2 h,95%酒精1 h,100%酒精0.5 h),再用二甲苯浸泡10 min,移入熔化的石蜡中浸泡1 h,将其包埋后切片、烤片,最后染色。烘干的组织切片脱蜡后放入水中,依次进行苏木精染色10~20 min,自来水冲洗1~3 min,盐酸酒精分化5~10 s,自来水冲洗1~3 min,放入50℃的温水或弱碱性水溶液中返蓝,自来水冲洗1~3 min,放入85%的酒精3~5 min,伊红染色3~5 min,水洗3~5 s,然后梯度酒精脱水,二甲苯透明处理,最后中性树胶封固。
1.3.5 镜检及毛囊形态学指标测定 采用麦克奥迪实业集团有限公司生产的显微镜(型号:BA210Digital)对切片进行观察并采集图像,每张切片先于40 倍下整体观察,后寻找测量区域,在100 倍下采集图像并测量毛囊的长径、短径和周长。
1.4 数据处理 实验数据用Excel 进行初步整理统计,采用SPSS 19.0 软件进行统计分析,使用单因素(One-Way ANOVA)对数据进行方差分析,并用Duncan 氏法多重比较,结果用“平均数±标准差(Mean±SD)”表示,以≤0.05 作为差异显著性检验水平。
2.1 不同季节、部位合作猪针毛特性测定结果 由表1 可知,各季节针毛纤维由长到短均呈臀>体侧>肩>颈部,其中春季4 个部位差异均显著,夏季体侧部(39.90±1.40)与肩部(39.00±1.30)、秋季臀部(60.20±1.80)与体侧部(59.10±2.40)和冬季臀部(68.10±1.40)与体侧部(66.10±0.70)差异不显著,同一部位的长度呈冬季>秋季>春季>夏季,且差异均显著。
表1 不同季节及部位针毛纤维长度、密度和直径
在各季节中,臀部针毛纤维密度均显著大于其他部位,其中颈部四季差异均显著,肩部的秋、冬季,体侧部的春、夏季,臀部的春、夏季还有秋、冬季差异不显著。
各季节针毛纤维直径呈臀>体侧>肩>颈部,同一部位直径呈夏季>秋季>春季>冬季,且差异均显著。
2.2 不同季节、部位合作猪绒毛特性测定结果 由表2可知,绒毛纤维长度,各季节中肩、体侧、臀部差异均不显著,但均显著大于颈部,同一部位在春、秋、冬季差异均显著。
表2 不同季节及部位绒毛纤维长度、密度和直径
绒毛纤维密度,春季呈臀(47.75±2.25)>肩(41.00±3.00)>体侧(34.75±4.75)>颈部(27.25±2.25),秋季臀(56.75±2.75)显著大于肩部(49.00±4.75),冬季臀(63.25±4.00)显著大于体侧部(52.50±7.00),同一部位呈冬>秋>春,其中颈、肩、臀部在四季差异均显著,而体侧部在春、秋季间差异不显著。
绒毛纤维直径,春、秋、冬季呈体侧>肩>臀>颈部,其中春、冬季各部位差异均显著,而秋季的肩(59.80±1.10)和臀部(58.98±0.98)差异不显著,同一部位呈春季>冬季>秋季,其中,肩、体侧、臀部在各季节中差异均显著,而颈部春、冬季间差异不显著。
2.3 冬、夏季皮肤HE 染色 由图1 可见,夏季毛基质开始聚集,毛囊苏醒进入生长前期,表现为毛囊的结构清晰,内根鞘逐渐增厚且可见点或片状的红色结构;而冬季一些毛囊开始萎缩,内外根鞘边界不清,即少数毛囊处于生长期,大部分毛囊处于相对静止状态,进入到退行期或休止期。
图1 夏、冬季合作猪体侧皮肤切片
2.4 冬、夏季皮肤毛囊组织学特性研究 由表3 可知,4 个部位毛囊的长径、短径和周长均呈夏季长于冬季,其中颈部长径的夏(329.20±20.80)、冬(213.66±12.03)季,肩部长径的夏(361.22±40.22)、冬(219.60±4.00)季、短径的夏(188.12±19.16)、冬(152.06±9.06)季和周长的夏(925.85±30.85)、冬(611.44±15.80)季差异显著;其他部位各指标夏、冬季差异不显著。
表3 冬、夏季合作猪不同部位毛囊指标测定
3.1 合作猪不同季节被毛特性差异分析 动物的被毛生长具有季节性规律,季节性换毛是动物适应温度变化的主要对策。研究发现动物为抵御冬、春季的寒冷会在秋季生出浓密柔软的底绒用来保暖,如马麝为抵御西部高原的寒冷会在秋季逐渐生出浓密且厚重的绒毛;内蒙古绒山羊会随季节的变化褪换被毛;水貂也会在冬、夏季生出2 种被毛,且气温高低会影响针毛及绒毛的密度,因为动物被毛密度与保暖性能相关,即密度越大,皮张保暖性能越强;獭兔会在冬季生出浓密柔软的绒毛,其长度和密度会直接影响到兔皮的保暖性。卢泰安等发现,气温会影响毛纤维的生长速度,夏、秋季温度适宜,皮肤血液循环和代谢功能加快,滩羊羊毛的生长要快于冬、春季。本研究发现合作猪被毛的生长同样具有季节性规律,夏、秋季当地气温较冬、春季高,日照时间长,旺盛的牧草可提供充足的营养,新生被毛生长出体表,在夏、秋季被毛生长要快于冬、春季,等到寒冷季节时,被毛长度、密度均达最大,用于抗寒保暖。
3.2 合作猪不同部位被毛特性差异分析 大量研究发现动物不同部位被毛生长存在差异。张敏等在对羊驼不同部位被毛品质的研究中发现,羊驼毛纤维的肩、臀部长度极显著长于颈、颌部,肩、臀及背部密度较体侧更密;梁新亮等发现肉用美利奴羊肩、股部的毛纤维长度显著长于体侧;魏怀方等对山羊被毛品质研究中发现不同部位的毛长度不同,针毛股部最长,体侧次之,肩部最短,而绒毛的肩部长,股部短;王玉琴等在湖羊被毛特性研究中发现,肩部的毛纤维长于其他部位。本研究发现合作猪的被毛同样因部位不同而存在差异,臀、肩部的毛纤维相较于体侧部和颈部更密,肩部、体侧、臀部的被毛显著长于颈部,体侧部、臀部和肩部毛纤维直径显著大于颈部,该结果与上述研究结果部分存在差异,造成差异的原因可能与所测物种、动物所处的环境及营养水平的不同有关。
3.3 合作猪毛囊结构 哺乳动物的毛囊具有高度自我更新能力,终生呈周期性生长(生长期、退行期、休止期),且会受到遗传、营养、环境等多种因素的影响。如毛囊生长会受到褪黑素的调节作用,该激素影响毛皮动物绒毛的生长周期,其分泌受光照和季节的影响,即随着日照时间变少,动物体内会分泌更多褪黑素来刺激绒毛生长。本研究秋、冬季合作猪绒毛开始生长发育与该结果一致。另外,有很多学者对各地绒山羊品系的毛囊生长周期进行研究,姚纪元等发现辽宁绒山羊的毛囊生长兴盛期为4—10 月,退行期为11—12 月,休止期为1—3 月。张寿等发现柴达木绒山羊的毛囊7—11 月进入生长兴盛期,1—3 月为休止期。周光现观察了陕西白绒山羊的皮肤毛囊组织形态后发现其生长周期划分为生长期(5—10 月)、退行期(11 月至次年2 月)和休止期(3—4 月)。张春兰发现内蒙古阿尔巴斯白绒山羊次级毛囊5—8 月逐渐进入兴盛期,1月多数进入退行期,2—4 月为休止期。本研究通过对冬、夏季合作猪皮肤做HE 横切片发现,夏季毛基质开始聚集,毛囊进入生长前期,冬季大部分逐渐开始萎缩,进入退行期甚至休止期。通过测定其形态学结构发现,夏季各部位皮肤毛囊的长径、短径和周长均大于冬季,这可能与冬季合作猪周身被毛中包括针毛和绒毛2 种毛纤维,即皮肤中存在初级和次级2 种毛囊结构,而夏季绒毛褪去,所测量的只有初级毛囊有关。
合作猪针毛纤维在冬季更长更密,春、秋季次之,夏季相对短而稀;直径为夏季较大,春、秋季次之,冬季最小。绒毛纤维的生长规律与针毛类似,冬季相较春、秋季更长而密;春、冬季直径较秋季更大。不同部位的针毛及绒毛纤维生长也存在差异,一般臀部更长而密,体侧和肩部次之,颈部较为短而稀。从毛囊的生长发育来看,夏季开始苏醒,毛基质聚集,进入生长前期,冬季大部分处于萎缩,进入退行期或休止期。