日粮能量水平对绵羊睾丸发育和相关基因表达的影响

doi:10.11686/cyxb2023252

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (6): 219-226.DOI: 10.11686/cyxb2023252

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日粮能量水平对绵羊睾丸发育和相关基因表达的影响

赵沛迪¹(), 杨可¹, 蒋玉奇¹, 黄轲盼¹, 马明宇¹, 李开栋³, 许辉⁴, 李万宏¹^,²()

^1.兰州大学草业科学国家级实验教学示范中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020
^2.兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室，农业农村部草牧业创新重点实验室，甘肃兰州 730020
^3.民勤县畜牧技术推广站，甘肃民勤 733300
^4.民勤县德福农业科技有限公司，甘肃民勤 733300

收稿日期:2023-07-19 修回日期:2023-11-03 出版日期:2024-06-20 发布日期:2024-03-20
通讯作者: 李万宏
作者简介:E-mail： limh@lzu.edu.cn
赵沛迪（2001-），男，河南漯河人，在读硕士。E-mail： zhaopd19@lzu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划(2021YFD1300905);甘肃省重大专项(20ZD7NA004);兰州大学学生创新创业行动计划项目(20210010053)

Effects of dietary energy levels on testis development and the expression of related genes in sheep

Pei-di ZHAO¹(), Ke YANG¹, Yu-qi JIANG¹, Ke-pan HUANG¹, Ming-yu MA¹, Kai-dong LI³, Hui XU⁴, Wan-hong LI¹^,²()

^1.National Demonstration Center for Experimental Grassland Science Education，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China
^2.State Key Laboratory of Herbage Improvement and Grassland Agro-ecosystems，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China
^3.Animal Husbandry Technology Promotion Station of Minqin County，Minqin 733300，China
^4.Minqin Defu Agricultural Technology Co. ，Ltd，Minqin 733300，China

Received:2023-07-19 Revised:2023-11-03 Online:2024-06-20 Published:2024-03-20
Contact: Wan-hong LI

摘要/Abstract

摘要：

为探究日粮能量水平对初情期绵羊睾丸发育的影响，选取45只体重［（24.27±0.63） kg］相近的3月龄美利奴公羔，平均分成3组，每组15只，分别饲喂高（10.5 MJ·kg^-1）、中（10.1 MJ·kg^-1）、低（9.7 MJ·kg^-1）3种能量水平日粮。经过104 d的饲养试验后每组随机选择10只羔羊屠宰，测定其睾丸大小、睾丸组织总抗氧化能力、谷胱甘肽过氧化物酶活性和睾酮水平，利用RT-qPCR方法检测与能量代谢和类固醇激素合成相关基因表达情况。结果表明不同能量水平日粮对羔羊体重［（51.73±0.56） kg，（50.69±0.55） kg，（51.51±1.03） kg］、睾丸重量［（253.60±19.69） g，（274.60±14.17） g，（262.40±19.91） g］、睾丸组织的总抗氧化能力［（10.59±1.13） U·mg^-1 prot，（8.60±1.00） U·mg^-1 prot，（7.86±1.73） U·mg^-1 prot］、谷胱甘肽过氧化物酶活性［（0.28±0.08） U·mg^-1 prot，（0.14±0.03） U·mg^-1 prot，（0.23±0.03） U·mg^-1 prot］和睾酮水平［（0.52±0.07） ng·mg^-1 prot，（0.35±0.05） ng·mg^-1 prot，（0.44±0.06） ng·mg^-1 prot］均无显著影响（P>0.05），但是中能量水平组代谢相关基因IGF-1R和IGF-1以及类固醇激素合成相关基因CYP19A1和3βHSD的表达水平显著高于高能量水平组和低能量水平组（P<0.05）。综上所述，初情期羔羊日粮水平对睾丸能量代谢活动存在影响，中等能量水平日粮促进睾丸组织中代谢相关基因IGF-1R和IGF-1以及类固醇激素合成相关基因CYP19A1和3βHSD表达，但对睾丸发育无显著影响。

关键词: 能量水平, 繁殖能力, 睾丸发育, 初情期

Abstract:

We investigated the effect of dietary energy levels on testicular development in sheep during the pre-puberty stage. Forty-five 3-month-old merino lambs with similar body weight ［（24.27±0.63） kg］ were randomly divided into three groups； namely high （10.5 MJ·kg^-1）， medium （10.1 MJ·kg^-1） and low （9.7 MJ·kg^-1） energy level groups. After a feeding period of 104 days， 10 lambs were randomly selected from each group for slaughter， and their testicular size， total antioxidant levels in testicular tissue， glutathione peroxidase activity， and testosterone levels were measured. The transcript levels of genes related to energy metabolism and steroid hormone synthesis were detected by RT-qPCR. The results indicated that the diets with different energy levels did not significantly affect body weight （51.73±0.56 kg， 50.69±0.55 kg and 51.51±1.03 kg for high， medium and low energy level groups， respectively）， testicular weight （253.60±19.69 g， 274.60±14.17 g and 262.40±19.91 g， respectively）， total antioxidant level （10.59±1.13 U·mg^-1prot， 8.60±1.00 U·mg^-1prot and 7.86±1.73 U·mg^-1prot， respectively）， glutathione peroxidase activity （0.28±0.08 U·mg^-1prot， 0.14±0.03 U·mg^-1prot and 0.23±0.03 U·mg^-1prot， respectively）， or testosterone level （0.52±0.07 ng·mg^-1prot， 0.35±0.05 ng·mg^-1prot and 0.44±0.06 ng·mg^-1prot， respectively） in testicular tissue （P>0.05）. However， the transcript levels of the metabolism-related genes IGF-1R and IGF-1 and the steroidogenesis-related genes CYP19A1 and 3βHSD were significantly higher in the middle energy level group than in the other two groups （P<0.05）. In summary， dietary energy levels potentially affect testicular metabolic activity in sheep. Feeding lambs with a middle energy level diet during the pre-puberty stage promoted the expression of metabolism- and steroidogenesis-related genes， but did not significantly affect testicular development.

Key words: energy level, fertility, testicular development, puberty

赵沛迪, 杨可, 蒋玉奇, 黄轲盼, 马明宇, 李开栋, 许辉, 李万宏. 日粮能量水平对绵羊睾丸发育和相关基因表达的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(6): 219-226.

Pei-di ZHAO, Ke YANG, Yu-qi JIANG, Ke-pan HUANG, Ming-yu MA, Kai-dong LI, Hui XU, Wan-hong LI. Effects of dietary energy levels on testis development and the expression of related genes in sheep[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(6): 219-226.

图/表 6

参考文献 31

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原料 Ingredients	高能量组 High energy group （A）	中能量组 Middle energy group （B）	低能量组 Low energy group （C）
玉米秸秆 Corn stalk （%）	20.00	20.00	20.00
玉米 Corn （%）	35.00	35.00	35.00
糖蜜 Molasses （%）	4.00	4.00	4.00
棉粕 Cotton meal （%）	2.00	4.50	7.00
豆粕 Soybean meal （%）	7.00	7.00	7.00
膨化大豆 Extruded soybean （%）	8.00	3.50	0.00
过瘤胃脂肪粉 Rumen protected fat powder （%）	1.50	0.75	0.00
玉米胚芽粕 Corn germ meal （%）	10.50	9.00	9.00
玉米皮 Corn hull （%）	9.00	13.25	15.00
石粉 Limestone powder （%）	1.20	1.20	1.20
氯化钠 Sodium chloride （%）	0.70	0.70	0.70
膨化尿素 Extruded urea （%）	0.60	0.60	0.60
预混料 Premix¹ （%）	0.50	0.50	0.50
合计 Total （%）	100.00	100.00	100.00
粗蛋白 Crude protein （%）	14.62	14.61	14.63
淀粉 Starch （%）	24.33	24.05	24.32
粗纤维 Crude fiber （%）	10.12	10.38	10.60
钙 Calcium （%）	0.60	0.60	0.60
磷 Phosphorus （%）	0.30	0.30	0.31
代谢能 Metabolic energy （MJ·kg^-1）	10.50	10.10	9.70

原料 Ingredients	高能量组 High energy group （A）	中能量组 Middle energy group （B）	低能量组 Low energy group （C）
玉米秸秆 Corn stalk （%）	20.00	20.00	20.00
玉米 Corn （%）	35.00	35.00	35.00
糖蜜 Molasses （%）	4.00	4.00	4.00
棉粕 Cotton meal （%）	2.00	4.50	7.00
豆粕 Soybean meal （%）	7.00	7.00	7.00
膨化大豆 Extruded soybean （%）	8.00	3.50	0.00
过瘤胃脂肪粉 Rumen protected fat powder （%）	1.50	0.75	0.00
玉米胚芽粕 Corn germ meal （%）	10.50	9.00	9.00
玉米皮 Corn hull （%）	9.00	13.25	15.00
石粉 Limestone powder （%）	1.20	1.20	1.20
氯化钠 Sodium chloride （%）	0.70	0.70	0.70
膨化尿素 Extruded urea （%）	0.60	0.60	0.60
预混料 Premix¹ （%）	0.50	0.50	0.50
合计 Total （%）	100.00	100.00	100.00
粗蛋白 Crude protein （%）	14.62	14.61	14.63
淀粉 Starch （%）	24.33	24.05	24.32
粗纤维 Crude fiber （%）	10.12	10.38	10.60
钙 Calcium （%）	0.60	0.60	0.60
磷 Phosphorus （%）	0.30	0.30	0.31
代谢能 Metabolic energy （MJ·kg^-1）	10.50	10.10	9.70

基因Gene	上游引物Forward primer （5'-3'）	下游引物Reverse primer （5'-3'）
IGF-1	GCGCAATGGAATAAAGTCCTCAAAA	TAGAAGAGATGCGAGGAGGATG
IGF-1R	GAGGATCAGCGGGAATGTGT	TGGGCAGAGCAATCATCAGG
HMGCR	AGCGTGCGTAGAGCGAAAGT	ACAAAGAGGCCGTGCATTCG
PCNA	GTGATTCCACCACCATGTTC	TGAGACGAGTCCATGCTCTG
CYP19A1	GTTGTGCCTATTGCCAGCAT	AACCTGCAGTGGGAAATGAG
StAR	CCCAGCTGCGTGGATTTATC	CTCTCCTTCTTCCAGCCCTC
3βHSD	GAATCGGCATGGTTCTGTCC	CCGTAGATGTACATGGGCCT
HPRT1	CGACTGGCTCGAGATGTGAT	TCACCTGTTGACTGGTCGTT
RPS18	CACTGAGGACGAGGTGGAAC	CTGTGGGCCCGAATCTTCTT
RPLP2	AGCGCCAAGGACATCAAAAAG	TGGCCAGCTTGCCGATAC

基因Gene	上游引物Forward primer （5'-3'）	下游引物Reverse primer （5'-3'）
IGF-1	GCGCAATGGAATAAAGTCCTCAAAA	TAGAAGAGATGCGAGGAGGATG
IGF-1R	GAGGATCAGCGGGAATGTGT	TGGGCAGAGCAATCATCAGG
HMGCR	AGCGTGCGTAGAGCGAAAGT	ACAAAGAGGCCGTGCATTCG
PCNA	GTGATTCCACCACCATGTTC	TGAGACGAGTCCATGCTCTG
CYP19A1	GTTGTGCCTATTGCCAGCAT	AACCTGCAGTGGGAAATGAG
StAR	CCCAGCTGCGTGGATTTATC	CTCTCCTTCTTCCAGCCCTC
3βHSD	GAATCGGCATGGTTCTGTCC	CCGTAGATGTACATGGGCCT
HPRT1	CGACTGGCTCGAGATGTGAT	TCACCTGTTGACTGGTCGTT
RPS18	CACTGAGGACGAGGTGGAAC	CTGTGGGCCCGAATCTTCTT
RPLP2	AGCGCCAAGGACATCAAAAAG	TGGCCAGCTTGCCGATAC

项目 Items	高能量组 High energy group （A）	中能量组 Middle energy group （B）	低能量组 Low energy group （C）	P值 P-value
体重Body weight （kg）	51.73±0.56	50.69±0.55	51.51±1.03	0.591
左侧睾丸长径Left long aix of testis （mm）	83.03±3.37	84.86±1.94	80.77±2.59	0.547
左侧睾丸短径Left short aix of testis （mm）	61.00±2.27	61.86±1.22	60.75±1.59	0.888
右侧睾丸长径Right long aix of testis （mm）	79.76±3.04	82.79±2.82	84.05±2.95	0.585
右侧睾丸短径Right short aix of testis （mm）	60.05±2.29	61.56±1.53	59.57±1.62	0.716
两侧睾丸重量Testes weight of both sides （g）	253.60±19.69	274.60±14.17	262.40±19.91	0.716
睾丸系数Testicular index （g·kg^-1）	4.91±0.38	5.43±0.30	5.05±0.30	0.513

日粮能量水平对绵羊睾丸发育和相关基因表达的影响

Effects of dietary energy levels on testis development and the expression of related genes in sheep

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参考文献 31

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Metrics

基因 Gene	高能量组 High energy group （A）	中能量组 Middle energy group （B）	低能量组 Low energy group （C）	P值 P-value
IGF-1R	1.30±0.06b	2.19±0.24a	0.71±0.03c	0.001
IGF-1	1.34±0.08b	1.98±0.19a	0.94±0.05b	0.003
CYP19A1	1.13±0.05b	1.74±0.25a	1.02±0.06b	0.030
StAR	1.36±0.07a	1.07±0.21a	1.01±0.27a	0.454
3βHSD	1.20±0.07b	2.02±0.36a	1.00±0.04b	0.032
PCNA	1.10±0.04a	1.06±0.20a	0.93±0.06a	0.638
HMGCR	1.36±0.08a	1.30±0.27a	1.46±0.10a	0.808

项目 Items	高能量组 High energy group （A）	中能量组 Middle energy group （B）	低能量组 Low energy group （C）	P值 P-value
总抗氧化能力Total antioxidant capacity （U·mg^-1 prot）	10.59±1.13	8.60±1.00	7.86±1.73	0.356
谷胱甘肽过氧化物酶Glutathione peroxidase viability （U·mg^-1 prot）	0.28±0.08	0.14±0.03	0.23±0.03	0.171
丙二醛Malondialdehyde （nmol·mg^-1 prot）	0.50±0.06	0.45±0.03	0.66±0.10	0.134
睾酮Testosterone （ng·mg^-1 prot）	0.52±0.07	0.35±0.05	0.44±0.06	0.141

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