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標題: 有機微量元素對泌乳期奶牛繁殖機能的潛在影響 [打印本頁]

作者: 華牧偉業(yè) 時間: 2013-12-6 16:18
標題: 有機微量元素對泌乳期奶牛繁殖機能的潛在影響
　　日糧中補充有機鋅、有機錳、有機銅及有機鈷對奶牛產奶量、卵泡生長、胚胎質量以及組織中礦物質元素含量的影響（一）
　　摘要研究旨在評價補充有機微量元素對泌乳期奶牛繁殖機能的潛在影響。試驗奶牛在干奶期集中飼養(yǎng)并隨機分組，對照組（n=32）飼喂無機微量元素補充飼料，試驗組（n=31）飼喂同等數量的有機鋅、有機銅、有機錳以及有機鈷替代一部分無機微量元素。微量元素添加到預混料中飼喂給對照組和試驗組奶牛（100g/ 頭 ?d）。干奶期奶牛（產犢前 40 ～ 72d）通過智能飼喂系統(tǒng)飼喂 1.8kg/ 頭 ?d 預混料顆粒，分別提供 40% 鋅、26% 錳、70% 銅以及 100% 鈷，泌乳期奶牛（分娩后 69 ～ 116d）在全混合日糧中添加，分別提供 22% 鋅、14% 錳、40% 銅以及 100% 鈷。試驗組奶牛在產后14周產量增加（P=0.047），乳中尿素氮含量增加（P=0.039），分娩到產后1個月間體重損失大于對照組（P=0.040），乳脂率下降（P =0.045），體況評分下降（P =0.048）。試驗組在產后 13 周時產奶量有增高趨勢（P =0.089），子宮內膜鐵的含量（P =0.070）、產后 1 個月時體重損失（P =0.056）以及乳蛋白含率（P =0.064）都有增加的趨勢。試驗組對干物質采食量、奶牛健康、第一輪卵泡動力、第一輪黃體檢測、胚胎質量、肝臟以及黃體中微量元素的含量沒有影響（P>0.1）。直腸溫度≥ 39℃的奶牛人工授精時受精率較低（P <0.001）。然而，對于已經受精的個體、胚胎成活率、胚胎質量、副精子數量以及胚胎細胞數不受溫度的影響（P>0.1）。得出的結論是，用相等數量的有機微量元素（鋅、錳、銅及鈷）取代一部分無機微量元素補充到日糧中，在泌乳中期增加了奶牛產奶量，但是沒有影響產后卵泡動力學、胚胎質量以及肝臟、黃體中微量元素的濃度。
　　關鍵詞奶牛；胚胎質量；卵泡生長；奶產量；有機微量元素；繁殖性能
　　中圖分類號：S816.72文獻標識碼：A文章編號：1006-6314（2013）05-0059-04
　　1 引言
　　已經有研究報道，日糧中缺乏微量元素可能從許多方面影響繁殖機能，特別是鋅、銅、錳及鈷，在許多生理過程當中扮演重要角色，其中就包括繁殖。微量元素和有機化合物結合更容易被消化道吸收（Ash-mead，1993），而且與相應的微量元素無機鹽相比，會具有更高的生物效價（Henry 等，1992 ；Wedekind等，1992 ；Guo 等，2001）。因此，給奶牛提供有機形式的必需微量元素可能會改善生物學進程（如繁殖）。有關有機鋅、銅、錳、鈷在奶牛方面的研究報道得出了不同的結果。Ballantine 等（2002）研究發(fā)現，初配的受胎率有升高的趨勢，然而，Griffiths 等（2007）發(fā)現并無差異，Siciliano-Jones 等（2008）研究又得出相反的結論。在上述研究中，產奶量都有上升。另外，Formigoni 等（1993）研究發(fā)現，飼喂有機微礦物質可以增加奶牛產后 80d 的懷孕率。
　　本研究旨在確定飼喂有機鋅、銅、錳及鈷對泌乳早期奶牛卵巢機能以及早期胚胎發(fā)育的影響，以闡釋Ballantine 等（2002）和 Formigoni等（1993）報道的對繁殖指標改善的機能。在當前的研究中，奶牛通常補充相同數量的有機以及無機微量元素來評價其對繁殖機能及泌乳性能的影響。假設補充有機微量元素替代部分無機鋅、銅、錳和鈷，會增加產奶量，并且從產后早期發(fā)情、孕酮濃度的增加以及胚胎質量改善等方面改進繁殖機能。
　　2 材料和方法
　　本試驗在威斯康辛 - 麥迪遜大學奶牛場進行，從 2007 年 2 ～ 12 月。所有試驗過程都經過威斯康辛 - 麥迪遜大學農業(yè)與生命科學學院動物保護與應用委員會認可。
　　2.1 奶牛
　　試驗奶牛為初產和經產荷斯坦奶牛（n=53）以及荷斯坦 / 娟姍雜交牛（3/4 荷斯坦，1/4 娟姍；n=10）。在干奶期（產犢前 60d），試驗奶牛被分為 2 個處理。所有試驗奶牛所處階段不少于產前 40d，干奶不超過90d。在干奶期，奶牛在公共圈舍中，利用電腦控制飼喂器，飼喂試驗補充日糧。產犢后，奶牛均單獨拴系飼喂，在位于阿林頓的 Emmons Blaine 奶牛研究中心，大約到泌乳 30d 左右。然后，試驗奶牛又被轉運到麥迪遜當地的奶牛指導與研究中心單獨飼養(yǎng)，直到試驗完成。
　　2.2 飼喂
　　本試驗中共分為 2 個處理：對照組（添加無機微量元素）和試驗組（添加部分有機微量元素）。干奶期奶牛群飼全混合日糧（TMR），包括：玉米青貯、苜蓿青貯、秸稈以及精補料。泌乳期時，單獨飼喂 TMR，包括玉米青貯、苜蓿青貯、苜蓿干草、精補料。對照組和試驗組日糧的營養(yǎng)成分組成見表 1。微量元素是通過預混料飼喂給對照組和試驗組奶牛（Vita Plus, 麥迪遜，威斯康辛），飼喂量為 100g/ 頭 ?d（表 2）。干奶期和泌乳期的日糧（對照和試驗組）均分別包含鋅、錳、銅的量為 75mg/kg、65mg/kg、15mg/kg（干物質基礎）。鈷的補充量分別為干奶期2.1mg/kg 以及泌乳期 1.1mg/kg（干物質基礎），對照組和試驗組都是如此。對照組預混料中包括鋅、錳以及銅的硫酸鹽，還有碳酸鈷。試驗組，飼喂 14g/ 頭 ?d 4 種元素混合劑（金寶動物營養(yǎng)公司，伊登普雷里，明尼蘇達），包含如下比例的有機物形式的鋅、錳、銅、鈷（蛋氨酸鋅、蛋氨酸錳、賴氨酸銅、葡萄糖庚酸鈷）。干奶牛：鋅（40%）、錳（26%）、銅（70%）、鈷（100%）；泌乳牛：鋅（22%）、錳（14%）、銅（40%）、鈷（100%）。日糧配方中分別包含 0.3mg/kg、1.3m g / k g 及 5.5m g / k g （干物質基礎）的硒、碘和鐵，對照組、試驗組均相同。干奶期奶牛（產犢前40～72d）通過自動飼喂器飼喂 1.8kg/ 頭 ?d 顆粒料（Vita Plus）補充微量元素，其中包括干物質基礎43.9% 磨碎玉米、43.9% 麥麩、7%試驗預混料以及 5.1% 糖蜜干粉（博美特，麥迪遜，威斯康辛），飼喂泌乳牛（產犢后 69 ～ 116d）通過 TMR自動飼喂器程序來控制，以較慢的速率來給奶牛分配適合比例的試驗飼料，當奶牛尚未采食完其試驗顆粒料就離開飼喂器的時候，停止分配。兩旁還安裝有側欄來避免奶牛采食完試驗料之前相互之間發(fā)生干擾。自動飼喂器每天會出具報告，可以監(jiān)控每天每頭牛的采食情況，可以核查試驗奶牛在分娩之前是否每天按照試驗設計采食日糧。飼料樣品（玉米青貯、苜蓿青貯、混合谷物、秸稈）每周采樣，并在 60℃鼓風干燥箱中干燥 48h。每個樣品要混合超過 2 個月的時間。樣品壓片磨碎通過孔徑 2mm 的 4 型威力篩（托馬斯系統(tǒng)，Swedesboro，新澤西）。樣品送到 Dairyland 實驗室（阿迪卡亞，威斯康辛）進行檢測，檢測項目包括灰分5（600℃灰化 2h）、粗蛋白（AOAC，1995）以及利用 α- 淀粉酶和亞硫酸鈉測定的中性洗滌纖維（Van Soest等，1991）。試驗組和對照組的精料顆粒以及預混料每月采集樣品，混合超過2月以上，送到威斯康辛-麥迪遜大學土壤和植物分析實驗室，利用電感耦合等離子體（ICP） 發(fā)射光譜（土壤及植物分析實驗室，2005b）進行元素分析。每周要根據測定的60℃干物質，校正青貯水分變化，調整日糧。表3和表4分別列出了干奶牛和泌乳牛飼料中營養(yǎng)成分，表5中呈現的是估算的日糧中4種微量元素的含量。所有奶牛在產犢后即稱重并且在此后每月稱重1次，所有奶牛由一名評估人員在干奶時、產犢后以及之后每月進行體況評分。
　　表 1 干奶牛和泌乳牛全混合日糧中各成分組成（%）
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　　注：1.SoyPlus，拉爾斯頓，愛荷華州。
　　2.供維生素A、維生素D和維生素E分別為3.3×106、1.1×106 以及1.1×104IU/kg。
　　3.禮來公司，格林菲爾德，IN；莫能菌酸鈉，6.5g/kg。
　　表 2 試驗預混料各成分構成（%，干物質基礎）1
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　　注：1. 維生素附加料，麥迪遜，威斯康辛。
　　2.金寶公司，伊登普雷里，明尼蘇達，4種元素混合料按照下面的比例混合（干物質基礎）：鋅：2.58%，蛋氨酸鋅形式；錳：1.43%，蛋氨酸錳形式；銅：0.9%，以賴氨酸銅形式；鈷：0.18%，以葡萄糖庚酸鈷形式。
　　3.亞硒酸鈉，0.8%。
　　4.二氫碘酸乙二胺。
　　2.3  血液樣品和卵巢的超聲波檢
　　產犢前2周和1周，分別用真空采血管（Vacutainer, Becton, Dickinson 以及Franklin Lakes 公司，新澤西）在尾靜脈或尾動脈采集血液樣本（8mL）。產犢后，每周3次（周一、周三、周五）采血（8mL）。產犢后開始的6～8d，卵巢形態(tài)要通過直腸超聲波檢查來確定（Aloka500-V，7.5MHzlineararray 傳感器，Corometrics 醫(yī)療系統(tǒng)，沃靈福德，康涅狄格），每周3次（周一、周三、周五）。當卵巢形狀為可見的最大尺寸時，超聲波影響就會凝固。其直徑確定是取兩次正確角度測量值的平均值。所有影響和圖繪將在后面進行分析。血液樣本分析和卵巢的超聲波檢查一直持續(xù)到試驗結束。
　　2.4 干物質采食量、產奶量、健康狀況、體重以及體況評分
　　干奶牛群飼，并未記錄干物質采食量。對于泌乳牛，干物質采食量沒有做每日記錄。在阿靈頓和麥迪遜飼喂時，奶牛每天擠 2 次奶。每天記錄牛奶重量，每周求平均產奶量用于統(tǒng)計分析，牛奶成分數據每個月由奶牛信息中心測定結果。由于直腸損傷，1頭對照組奶牛在泌乳 69d 時結束試驗。本頭牛有10周的干物質采食量以及牛奶數據。其余奶牛，均堅持到試驗第13周（對照組和試驗組各31頭）。在第14周時，共有7頭對照組奶牛和6頭試驗組奶牛完成了3次同期發(fā)情后，被剔除出了試驗，此時，本試驗只留下24 頭對照組奶牛和25頭試驗組奶牛。牛只健康狀況利用每頭牛單獨的電子記錄卡記錄（Ag峽谷軟件，圖萊里，加利福尼亞）。目的是顯示每頭牛的健康狀況并核實兩組間是否明顯的健康水平的差異而對試驗結果產生影響。
　　2.5  同期發(fā)情、超聲波、人工受精
　　泌乳期50～56d，在陰道內放置孕酮栓（CIDR，Eazi-Breed CIDR，法瑪西亞 & 普強公司，卡拉馬祖，密歇根州），并且注射GnRH（100μg，Cystorelin，梅里亞集團，艾瑟琳，新澤西）。7d之后，下午 2∶30，陰道孕酮栓被取出，注射 PGF2α（25mg，律胎素，輝瑞動保，紐約，紐約州），同時在尾根固定一個發(fā)情高峰激活檢測器（卡馬拉公司，斯廷博特斯普林斯）。第 2d 早上，注射第2針 PGF2α確保黃體退化（CL）。牛場工作人員每次擠奶時可以看到奶牛發(fā)情，研究人員也根據發(fā)情檢測器來記錄情況做每日情況評估。確定奶牛發(fā)情要根據觀察到奶牛持續(xù)發(fā)情或者根據檢測器評估，又或者結合兩者共同判斷。所有檢出發(fā)情的奶牛在24h內的下午2∶30人工受精。注射 PGF2α72h后沒有觀察到發(fā)情的，還有那些觀察到發(fā)情但是72h沒有排卵的奶牛，要注射第2針GnRH。這時，除去之前已經人工授精的和已經排卵的所有奶牛進行人工授精。即將授精之前，用直腸超聲波檢查評估卵巢情況，確定黃體的大小和卵巢中直徑大于5mm的早期卵泡。同時，也要記錄直腸溫度。
　　奶牛使用單一的輸精槍，內含來自 4 頭繁殖力強的公牛的精液混合液，受胎率高（環(huán)球 ABS，福雷斯特，威斯康辛）。輸精后 96h 利用直腸超聲波檢查卵巢結構狀況。記錄未排卵的奶牛直腸溫度；那些二次輸精再次進行檢測。在注射 PGF2α144h后還沒有排卵的奶牛，再次為人工發(fā)情進行同期發(fā)情，應用前面描述的同步方法（CIDR、GnRH 以及PGF2α），然后監(jiān)控并確定發(fā)情、卵巢變化以及溫度。排卵期為超聲波影像中能夠直觀地觀察排卵發(fā)生之前的 24h。排卵當天黃體有可能被檢測到也可能檢測不到。
　　2.6 沖胚
　　排卵6d之后，用標準的非外科的沖洗方法對奶牛進行沖洗（Elsden等，1976 ；Rowe 等，1976），除了整個子宮角之外用 1L 液體沖洗，過程類似于 Sartori 等（2002）研究中的試驗2。對于只排一個卵或同側卵巢排出多個卵的奶牛，沖洗一側的子宮角，對于那些兩側卵巢排卵的奶牛，每個子宮角要分別沖洗，每個用 1L 液體。所有的沖洗過程由同一名工作人員完成。
　　沖洗液組成部分包括滅菌乳酸鈉林格注射液，USP（雅培，芝加哥，伊利諾伊），0.3% 的牛血清蛋白（牛血清蛋白，西格瑪，圣路易斯，蘇里州），以及 10mL/L 的抗菌液體，分別包含 10,000U/mL 的青霉素以及10mg/mL的鏈霉素（西格瑪）。從微型胚胎沖洗過濾器（美國美尼圖公司，維羅納，威斯康辛）中收集到的實體，根據國際胚胎移植標準進行分級，然后用 4% 的多聚甲醛（西格瑪）處理并儲存到 4℃環(huán)境下等待著色和分析。沖洗之后，在排卵6～8d之后奶牛在接近下午 2∶30 的時候注射 PGF2α 并提供圈舍，接下來在第 2d 早上注射第 2支 PGF2α，觀察奶牛發(fā)情，利用腸道超聲波檢查，接受 GnRH 和人工授精。所以每頭牛經過3次同期發(fā)情和胚胎沖洗，除了下列情況：由于疾病、受傷、子宮口不通或者同期失敗的，3頭對照組奶牛沒有沖洗，1頭試驗組奶牛沖洗了1次，3頭對照組以及 1 頭試驗組奶牛沖洗了2次，其余所有奶牛（55 頭）沖洗了3次。因此，本試驗中共沖洗174個子宮，其中復舊了91 個是完全未受精的卵母細胞（UFO）或者胚胎。一些奶牛（受精中的9頭）沒有看到持續(xù)發(fā)情，但是在 PGF2α 注射后 72h，GnRH 注射之前排卵了。這些奶牛在 PGF2α 注射后 72h  受精，但是沒有注射 GnRH 并且在人工受精后 6d 沖胚。如果受精個體復舊（n=4），那么所有復舊分析、胚胎質量分析、副精子數量、細胞數量等數據都要發(fā)生變化。如果一個未授精的卵母細胞復舊（n=1），那么個體復舊、黃體數量基礎上的復舊等分析數據會改變，但是胚胎質量、副精子數量以及細胞數量分析不會改變。

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