热应激对不同杂交组合肉牛生理指标和血液生化指标的影响

罗宗刚，王 玲，蔡明成，伏彭辉，周 沛，左福元

(西南大学荣昌校区动物科学系，重庆402460)

热应激对不同杂交组合肉牛生理指标和血液生化指标的影响

罗宗刚，王 玲，蔡明成，伏彭辉，周 沛，左福元*

(西南大学荣昌校区动物科学系，重庆402460)

为探讨热应激对不同杂交组合肉牛生理指标和血液生化指标的影响我。本试验选择年龄、体况相近的红红本[红安格斯牛×(红安格斯牛×川南山地牛)]、红西本[红安格斯牛×(西门塔尔牛×川南山地牛)]、西西本[西门塔尔牛×(西门塔尔牛×川南山地牛)]和西红本[西门塔尔牛×(红安格斯牛×川南山地牛)]4个杂交组合肉牛，在夏季热应激条件下测定其直肠温度、脉搏、呼吸频率，并采集血样对其血液生化指标进行了测定和分析。结果表明:在热应激条件下4个杂交组合肉牛的直肠温度和心率差异不显著(P＞0.05)，红西本肉牛的呼吸频率显著低于西西本肉牛(P＜0.05);在血液生化指标方面，红西本肉牛血清中的谷草转氨酶活性极显著低于西西本、西红本肉牛(P＜0.01)，肌酸激酶活性显著高于西红本肉牛(P＜0.05);红西本肉牛血清中的T3含量显著低于西西本、西红本肉牛(P＜0.05)，红细胞钾含量与西红本肉牛差异显著(P＜0.05)，血清K+、Cl-、Ca2+含量在4个杂交组合肉牛间差异显著(P＜0.05)，其他血清生化指标含量在4个杂交组合间并没有显著差异(P＞0.05)。结果显示，红西本肉牛具有较好的耐热性能。

血液生化指标;生理指标;热应激;杂交;肉牛

动物的热舒适区主要是依赖于物种、动物的生理状态、相对湿度、环境空气速度和太阳辐射的程度,高温高湿环境不利于畜禽的生产力［1］。肉牛属恒温动物,汗腺不发达,耐热性差,因而在我国南方高温高湿环境下极易出现热应激反应。研究表明,热应激条件下,肉牛出现体温升高、呼吸频率加快、采食量下降、日增重降低、疾病发生率增加等现象,热应激严重影响着肉牛的生产性能,给肉牛产业造成了巨大的经济损失［2-3］。

生化指标变化是反映动物热应激时体内物质代谢和某些组织器官机能状态变化的一个重要特征。目前,国内有关热应激对动物影响的研究大多集中在单胃动物和奶牛上,且大多围绕营养调控和环境控制方面［4］。研究表明,肉牛对热的耐受性与品种有密切关系［5］,因此,培育耐热的肉牛新品种、新品系对高温高湿地区的肉牛生产具有重要意义。本试验通过课题组前期利用引进品种对地方品种川南山地黄牛杂交改良的基础上,得到的红红本 ［红安格斯牛×(红安格斯牛×川南山地牛)］、红西本［红安格斯牛×(西门塔尔牛×川南山地牛)］、西西本［西门塔尔牛×(西门塔尔牛×川南山地牛)］和西红本［西门塔尔牛×(红安格斯牛×川南山地牛)］4个杂交组合,测定热应激条件下4个杂交组合肉牛的生理指标和血液生化指标,比较4个杂交组合肉牛的耐热性能,为三峡库区筛选具有较强抗热应激能力的肉牛杂交组合提供理论依据,也为培育适应我国南方炎热气候环境的肉牛新品种、新品系奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验动物 在重庆市丰都县某牛场选择体况相近、饲养管理一致的12月龄左右的西西本、红红本、西红本和红西本4种杂交组合肉牛各20头作为试验牛,试验期从7月28日到8月3日。

1.2 牛舍温湿度测定 试验期内,在牛舍中部及4个角距地面1.5 m高处各悬挂干湿球温度计,于每天08∶00和14∶00测定牛舍的干球温度(Td)和湿球温度(Tw),利用公式计算温湿指数(THI),THI=0.72 (Td+Tw)+40.6。以THI作为热应激程度的评定标准,当THI≤72为无热应激;72＜THI≤79为轻度热应激状态;79＜THI≤88为中度热应激状态;THI＞88为重度热应激状态［6］。

1.3 生理指标的测定 在试验期内,每天8∶00和14∶00测定试验牛的直肠温度、呼吸频率和心率。

1.4 血样采集 在试验期第7天晨饲前,在试验牛颈静脉处采集2份血液,每份10 mL,一份置于促凝管中,静置1 h后3 000 r/min离心15 min分离血清,分离出的血清于-20℃冷冻保存供血清生化指标的测定;另一份血液ACD抗凝,于3 000 r/min离心10 min,弃去血浆,向血细胞中加入5 mL生理盐水,轻轻摇匀, 3 000 r/min离心20 min,弃上清液,用1 mL注射器配9号长针头插入试管底部,准确吸取0.5 mL红细胞,注入1.5 mL EP管中,编号后于4℃保存,供测红细胞钾。

1.5 血液指标的测定

1.5.1 红细胞钾的测定 红细胞钾含量测定参考苏光华等［7］的方法。

1.5.2 血清生化指标的测定 血清生化指标采用全自动生化分析仪和酶标仪进行测定,包括谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、肌酸激酶、三碘甲腺原氨酸(T3)、四碘甲腺原氨酸(T4)及血清中的钾、钠、氯、钙离子的含量,试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.6 统计分析 使用Excel 2010对数据进行初步处理,采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析(One-Way ANOVA),并进行显著性检验,结果均以平均值±标准差表示。

2 结果分析与讨论

2.1 牛舍的温湿度及温湿指数 在试验期内,牛舍温度在08∶00、14∶00分别为30.29、34.71℃,湿球温度超过26℃,平均温湿指数THI大于72,达到83.13(表1)。

表1 牛舍的平均温湿度及温湿指数

肉牛热应激是由环境温度、空气湿度、空气对流、辐射以及机体自身产热与散热等多种因素所引起,其中环境温度和空气湿度是最主要的因素,因此综合了环境温度和湿度的温湿指数是判断肉牛热应激的一个重要指标。肉牛生长的适宜环境温度为5～25℃。本次试验地点在重庆市丰都县,试验期内牛舍平均温度为32.5℃,平均湿球温度为26.57℃,平均温湿指数为83.13,说明此阶段肉牛遭受着中度热应激。

2.2 热应激对4个杂交组合肉牛生理指标的影响 肉牛在遭受到热应激时,为了维持体内热平衡及体温的相对衡定,通过提高呼吸频率和心率来加强机体的散热作用,以缓解热应激。由表2可知,在热应激条件下,西西本、红红本、西红本和红西本4个杂交组合肉牛的直肠温度和心率差异不显著(P＞0.05);红西本肉牛的呼吸频率显著低于西西本肉牛(P＜0.05),西西本、西红本、红红本肉牛间的呼吸频率差异不显著(P＞0.05)。红西本肉牛的呼吸频率和心率均最低,这表明红西本肉牛对热应激反应不敏感,其耐热性能高于其他3个杂交组合肉牛。

2.3 热应激对4个杂交组合肉牛血清中酶活性的影响 酶是动物进行新陈代谢不可缺少的生物催化剂,对动物体内的物质代谢具有重要调控作用,血清酶主要由动物的各种组织器官分泌,其活性的高低与相应组织器官的代谢水平和功能状态密切相关,机体的调节和适应能力在很大程度上取决于各组织器官的机能水平［8］。在高温应激状态下,动物组织器官的机能发生了变化,物质代谢受到了干扰,导致血清酶的含量及活性随之改变。谷丙转氨酶和谷草转氨酶是反映动物肝脏功能的重要指标,其在血清中的含量与肝脏健康状况密切相关。当肝脏受损时,此酶即释放于血清中,使活性升高［9］。热应激条件下,血清中谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶的活性在4个杂交组合肉牛间差异并不显著;红西本肉牛血清中谷草氨酸酶活性极显著低于西西本和西红本肉牛,而在西西本、红红本、西红本肉牛间差异不显著;红西本、红红本肉牛血清中的肌酸激酶活性显著高于西红本肉牛。4个杂交组合肉牛在遭受热应激时,红西本肉牛血清中谷草转氨酶的活性极显著低于西西本、西红本肉牛,这可能表明热应激对红西本肉牛肝脏组织造成的损伤较少。肌酸激酶是一个与细胞内能量运转、肌肉收缩、ATP再生有直接关系的重要激酶,在高温环境下,红西本肉牛肌酸激酶的活性高于其他3个杂交组合,这保证了对其组织细胞的供能。

表2 热应激对4个杂交组合肉牛生理指标的影响

2.4 热应激对4个杂交组合肉牛血清中内分泌激素含量的影响由 表4可知,热应激条件下血清中四碘甲状腺原氨酸(T4)含量在四个杂交组合肉牛之间差异不显著(P＞0.05);红西本肉牛血清中的三碘甲状腺原氨酸(T3)含量显著低于西西本和西红本(P＜0.05),而西西本、红红本和西红本肉牛间的血清三碘甲状腺原氨酸含量差异不显著(P＞0.05)。

甲状腺素主要包括四碘甲腺原氨酸(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)2种,血液中大约75%的T3是由T4代谢分解产生［10］,T3、T4是调节机体代谢率的重要因素, T4活性低、起效较慢,但持续时间长;T3活性高、起效快,但持续时间短,体内发挥生理作用的主要是T3,绝大多数T4需转化为T3之后才能发挥生理效应。当血液中T3、T4水平降低时,代谢速度减慢。持续高温时甲状腺的机能活动降低,甲状腺激素的分泌量减少,物质代谢率降低,产热减少,以增加机体对炎热环境的适应。Johnson等［11］研究结果表明,气温在31～35℃时,奶牛的甲状腺活动比17.6℃时降低了16.48%～65%。在本次试验中,血清中T4含量在4个杂交组合间差异不显著,但红西本肉牛血清中T3含量显著低于西西本和西红本肉牛,表明在高温环境下,红西本肉牛具有更低的代谢率,产热更少,以增加机体对炎热环境的适应。

2.5 热应激对4个杂交组合肉牛血液无机离子含量的影响 血清中无机离子含量对于肉牛的正常生理代谢具有重大意义,热应激时,肉牛呼吸加快,产生过多的CO2,容易造成呼吸性碱中毒,机体为了维持正常的酸碱平衡,通过尿液排出血液中的K+、Na+等碱性离子,引起血中K+、Na+浓度下降,导致血浆渗透压降低,血清钙含量也下降。由表5可以看出,红西本肉牛红细胞钾含量显著低于西红本(P＜0.05),西西本、红红本和西红本间红细胞钾含量差异不显著(P＞0.05);西西本、红红本和西红本这3种杂交组合血清K+含量显著低于红西本(P＜0.05);4个肉牛杂交组合间血清中Na+的含量差异不显著(P＜0.05);红西本肉牛血清中的Cl-含量极显著高于西西本、红红本(P＜0.01),西西本、西红本和红红本间Ca2+含量差异不显著(P＞0.05),而红西本肉牛血清中Ca2+含量显著高于西西本(P＜0.05)。红细胞钾含量是评价牛耐热性的一个重要指标,研究表明,牛红细胞钾含量与牛的耐热性呈负相关且不受性别年龄限制,遗传力高［12］。在测定的4个杂交组合牛中,红西本肉牛红细胞钾含量低于其他3个组合且与西红本肉牛差异显著,表明红西本具有较强的抗热应激能力。红西本肉牛血清K+、Cl-、Ca2+含量均最高,且显著高于西西本肉牛,这可能提示在热应激条件下,红西本肉牛具有更强的代偿能力来维持机体的内环境稳定。

表3 热应激对4个杂交组合肉牛血清中酶活性的影响 U·L-1

表4 热应激对4个杂交组合肉牛血清内分泌激素的影响 nmol·L-1

表5 热应激对4个杂交组合肉牛血液中离子含量的影响 mmol·L-1

3 结 论

通过对热应激条件下4个杂交组合肉牛的生理指标和生化指标进行测定分析,结果红西本肉牛杂交组合的呼吸频率、血液中红细胞钾含量、血清中谷草转氨酶活性及T3含量均最低,表明红西本肉牛具有较好的耐热性能,这为三峡库区肉牛杂交组合的筛选和新品种的选育奠定了基础。

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Effects of Heat Stresson Physiological Index and Blood Biochemical Index of Different Hybrid Beef Cattle

LUO Zong-gang,WANG Ling,CAI Ming-cheng,FU Peng-hui,ZHOU Pei,ZUO Fu-yuan*
(Department of Animal Science,Southwest University,Chongqing 402460,China)

In order to investigate the effects of heat stress on the physiological index and blood biochemical index of different hybrid beef cattle,four different hybrid beef cattle including Simmental×Simmental×Chuannan Mountainous (SSC),Red Angus×Red Angus×Chuannan Mountainous(RRC),Simmental×(Red Angus×Chuannan Mountainous(SRC), and Red Angus×Simmental×Chuannan Mountainous(RSC)with similar age and body condition were selected.Rectal temperature,heart rate and respiratory rate and blood biochemical indexes of beef cattle on heat stress were determined.The results indicated that rectal temperature and heart rate of four hybrid cattle were not significant(P＞0.05),while the respiratory rate of RSC was significantly lower than that of SSC.Glutamic oxaloacetic transaminase activity of RSC was significantly lower than that of SSC and SRC (P＜0.01)and its creatinekinase activity was significantly higher than that of SRC(P＜0.05).T3content of RSC was significantly lower than that of SSC and SRC(P＜0.05),and its potassium content in erythrocytes was significant compared with SRC(P＜0.05).Moreover,there were significant differences(P＜0.05)in blood K+,Cl-,Ca2+and high density lipoprotein among the among four different hybrid cattle,while other blood biochemical index contents were not significantly different(P＞0.05).Our results suggest that RSC has better resistance to effect of heat than other hybrid beef cattle.

biochemical indicators;physiological index;heat stress;hybrid;beef cattle

S823.4

A文献标识码:0258-7033(2015)11-0082-04

2015-03-06;

2015-03-19

国家科技支撑计划(2011BAD36B01);西南大学博士基金项目(2010BSr01);重庆高校创新团队建设计划

罗宗刚(1973-),男,重庆永川人,讲师,主要从事动物遗传育种研究,E-mail:lnozgg@163.com

*通讯作者:左福元,E-mail:zfnynan@163.com