转植酸酶基因玉米对断奶仔猪生长性能和钙磷表观消化率的影响
2014-01-21黎相广陈明霞吴同山王敬军田存锋王修启
■黎相广 陈明霞 吴同山 王敬军 田存锋 王修启
(1.华南农业大学动物科学学院,广东广州510642;2.新丰板岭原种猪场,广东韶关511100)
磷是动物体内必需的矿物元素之一,缺磷会导致动物饲料利用率和生产性能下降,严重不足容易诱发幼龄动物佝偻病和成年动物软骨病。植酸和植酸盐是植物性饲料原料中磷的主要存在形式,占禾谷类作物种子总磷含量的65%以上[1]。此外,植酸作为抗营养因子,与钙、镁、锌、铁等矿物元素形成螯合物,降低动物对这些矿物元素的利用效率[2]。单胃动物的胃肠道内缺乏能分解植酸磷的酶,导致饲料中大部分植物源性磷不能被吸收利用,排出体外污染环境[3]。为满足动物对磷的需求,饲料中常添加不可再生性的磷酸氢钙,不但增加饲料成本,而且消耗磷矿资源。如何提高饲料磷的利用率、减少磷酸氢钙使用量和粪磷的排放,是养殖业面临的难题。
植酸酶是可催化植酸和植酸盐水解的一类酶的总称,产生能够被动物利用的无机磷和其它矿物质,从而提高磷、钙和其它矿物元素的利用率,减少排放[4]。然而,微生物来源的植酸酶酶活容易受菌种来源、生产工艺、储藏条件及饲料加工工艺等因素的影响,在使用过程中容易造成酶活降低甚至失活[5]。相对于微生物来源的植酸酶,植物来源的植酸酶具有成本低、贮存和使用方便等优点,应用前景广阔。研究表明,随着日粮中转植酸酶基因玉米使用量的增加,肉鸡消化道内残留的植酸酶活性不断增加,植酸磷含量显著减少,日粮使用转植酸酶基因玉米可快速降解肉鸡食道中植物性饲料的细胞壁,从而降低植酸磷的含量[6]。
本课题组前期研究表明,转植酸酶基因玉米可提高肉鸡的磷沉积和降低蛋鸡的磷排放[7-8],生长猪日粮使用4%和6%的转植酸酶基因玉米可提高磷的表观消化率、降低粪磷排放[9],而转植酸酶基因玉米在断奶仔猪日粮中的应用效果尚不清楚。因此,本试验的目的在于研究转植酸酶基因玉米对断奶仔猪生长性能和钙、磷表观消化率的影响,为转植酸酶基因玉米在断奶仔猪日粮中的应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
转植酸酶基因玉米(Phytase transgenic corn,PTC),由中国农业科学院生物技术研究所提供,植酸酶活性为12 500 FTU/kg(风干样基础)。
1.2 试验动物及分组
选取192头28日龄的健康三元杂交(杜×长×大)断奶仔猪,预饲7 d后,随机分为4个处理,每个处理6个重复,每个重复8头猪(公母各半),重复间体重差异不显著(P>0.05),正式试验期为28 d。
1.3 试验日粮
正对照组(Positive control,PC)饲喂基础日粮,负对照组(Negative control,NC)饲喂低磷日粮(CaHPO4含量为正对照组的50%,除磷外其它营养成分与正对照组一致),4%转植酸酶基因玉米组(4%Phytase transgenic corn,4%PTC)和6% 转植酸酶基因玉米组(6%Phytase transgenic corn,6%PTC)是在负对照组的基础上分别用4%或6%的转植酸酶基因玉米等量替代普通玉米。日粮组成及营养水平见表1。
1.4 测定指标及方法
试验在同一栋猪舍内开展,试验前对猪舍进行清洁和消毒,其它管理措施和免疫程序按照猪场常规程序进行。仔猪由哺乳舍转入保育舍后,预饲期间逐日换料,至预饲期最后1 d全部换成正对照组饲粮。试验期间仔猪自由采食、自由饮水。每天定时喂料,观察猪群的健康情况。
于正式试验期开始,第14 d和第28 d称取仔猪空腹体重,以重复为单位计算仔猪的平均体重和平均日增重。以重复为单位,记录每天的饲料投喂量,于正式试验期第14 d和第28 d称量料槽剩料,计算仔猪的平均日采食量。根据采食量和增重计算料重比。每天定时观察一次仔猪的排便情况,统计腹泻率。
采用外源指示剂(TiO2,添加量为0.4%)测定钙和磷的表观消化率,过渡期5 d,收粪期5 d。以重复为单位,仔猪排粪后立即收集粪样,去除杂物后称重,每100 g鲜粪中加入10 ml浓度为10%的HCl,立即置于-20℃环境下保存备用。用比色法测定饲料和粪中TiO2、钙和磷的含量。
表1 日粮组成及营养水平(风干基础)
1.5 数据处理
结果以“平均值±标准差”表示,数据处理采用SPSS 17.0的One-Way ANOVA程序进行,以P<0.05作为差异显著性判断标准。
2 结果
2.1 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪平均体重的影响(见表2)
由表2可知,试验开始各组间的平均体重无显著差异(P>0.05),试验第28 d,4%PTC组和6%PTC组的平均体重均显著高于正对照组和负对照组(P<0.05)。
表2 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪平均体重的影响(kg)
2.2 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪生产性能的影响(见表3)
表3 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪生产性能的影响
由表3可知,试验1~14 d,4%PTC组和6%PTC组的平均日增重均显著高于负对照组(P<0.05),各组间的平均日采食量无显著差异(P>0.05),负对照组的料重比显著高于4%PTC组和6%PTC组(P<0.05);试验1~28 d,4%PTC组和6%PTC组的平均日增重均显著高于正对照组和负对照组(P<0.05),6%PTC组的平均日采食量显著高于正对照组和负对照组(P<0.05),负对照组的料重比显著高于4%PTC组和6%PTC组(P<0.05)。试验期间各组间的腹泻率均无显著差异(P>0.05)。
2.3 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪钙和磷表观消化率的影响(见表4)
表4 转植酸酶基因玉米对断奶仔猪钙和磷表观消化率的影响(%)
由表4可知,负对照组钙的表观消化率显著低于其它各组(P<0.05);负对照组磷的表观消化率显著低于其它各组(P<0.05),正对照组磷的表观消化率显著低于6%PTC组(P<0.05)。
3 讨论
与非转基因玉米相比,转植酸酶基因玉米中植酸酶的含量显著上升,植酸磷含量显著下降,其它营养成分含量相近[10-11]。转植酸酶基因玉米可以替代外源植酸酶作为一种植酸酶来源在肉仔鸡日粮中使用,对肉仔鸡生产性能、胴体性能和肉品质无显著影响,可以减少饲料中磷酸氢钙的用量和粪磷的排放[12]。正常磷水平日粮中使用转植酸酶基因玉米对蛋鸡的生产性能无显著影响[13],而低磷日粮中使用转植酸酶基因玉米可以提高蛋鸡的产蛋性能和蛋品质[14]。与正常磷水平日粮组相比,日粮磷酸氢钙含量减少1/3时使用2.5%和25%的转植酸酶基因玉米可以改善断奶仔猪的生产性能,但差异不显著[15]。日粮磷酸氢钙含量减少1/2时使用4%和6%的转植酸酶基因玉米,可改善生长猪的生产性能、减低粪磷排放[9]。本研究发现,与负对照组相比,试验1~14 d和1~28 d,4%PTC组和6%PTC组的平均日增重和料重比均显著改善;与正对照组相比,试验1~14 d,4%PTC组和6%PTC组的生产性能均无显著差异,试验1~28 d,6%PTC组的平均日增重和平均日采食量均显著提高。结果表明,低磷日粮中使用转植酸酶基因玉米可显著提高断奶仔猪的生产性能。相似地,低磷日粮中使用适宜剂量的外源植酸酶,对生长猪的生产性能具有改善作用[16]。
正常磷和低磷水平日粮中使用转植酸酶基因玉米均可以提高蛋鸡对磷的消化率[14,17],低磷日粮中使用转植酸酶基因玉米可降低肉鸡粪磷排放[18],猪对转植酸酶基因玉米中磷的表观消化率和标准消化率约是非转基因玉米的2倍,可能源于转植酸酶基因玉米中含有较高的非植酸磷和植酸酶活性[19]。相似地,本研究发现,与正常磷水平日粮组相比,低磷日粮中使用转植酸酶基因玉米可提高断奶仔猪对磷的表观消化率。骨骼和牙齿富集动物体内80%~85%的磷和99%的钙,日粮中提供适宜水平的钙和磷对动物的生长和骨骼发育至关重要。日粮钙磷比例影响香猪的钙磷代谢以及骨骼性能[20-21]。日粮磷酸氢钙减少1/3时使用转植酸酶基因玉米,断奶仔猪对钙的表观消化率也有提高的趋势[15]。本试验中,在日粮磷酸氢钙含量减少1/2的条件下,使用4%和6%的转植酸酶基因玉米可显著提高断奶仔猪对钙的表观消化率。相似地,低磷日粮中添加500 FTU/kg的外源植酸酶可提高生长猪对钙的表观消化率和减少粪中钙含量[22]。
4 结论
低磷日粮中使用转植酸酶基因玉米可提高断奶仔猪的平均日采食量和平均日增重,改善生长性能,提高断奶仔猪对钙和磷的表观消化率。