转基因玉米对蛋鸡生理特性及DNA重组表达的影响

2020-12-28赵丹红于子舒

中国饲料 2020年22期

赵丹红，于子舒

（吉林师范大学，吉林长春 130012）

磷是蛋鸡能量代谢和产蛋必需的矿物质。但在植物饲料中，60% ～80% 的磷是以植酸的形式存在，如果不补充植酸酶，单胃动物不能直接利用。单胃动物缺乏磷以及由此导致的缺磷是全球动物生产的主要制约因素之一。已有充分的研究证明，外源性微生物植酸酶可以有效提高缺磷日粮中植酸磷的消化率（宫宇等，2018）。但高昂的生产成本是微生物植酸酶在非反刍动物饲料中应用的障碍之一。降低商业农场的饲料成本一直是家禽业关注的问题。随着生物技术的进步，Chen等（2008）报道了一种在玉米胚乳中表达的黑曲霉源性植酸酶。植酸酶转基因玉米将使动物饲料生产商避免分别购买植酸酶和玉米，并消除将这两种成分混合在一起的需要。人们希望植酸酶转基因玉米可以成为一种饲料及一种微生物植酸酶的替代物，使蛋鸡能消化更多的植酸磷。植酸酶转基因玉米除了具有较高的植酸酶活性、脂肪含量和非植酸磷含量外，其营养价值与正常玉米相似（Gao 等，2012）。因此，本研究旨在评估以普通玉米或植酸酶转基因玉米为基础的日粮对蛋鸡组织器官相对重量、血清生化指标、养分表观消化率及相关基因DNA 重组的影响。

1 材料与方法

1.1 试验日粮与动物分组试验选择160 只48周龄、平均产蛋率为76% 的海兰褐壳蛋鸡，随机分为2 组，每组5 个重复，每个重复16 只。对照组日粮中使用625 g/kg 正常玉米，处理组日粮中使用625 g/kg 植酸酶转基因玉米，对照组与处理组日粮组成及营养水平见表1。蛋鸡在一个完全封闭的、机械通风的圈舍里饲养，每天光照时间为16 h，室温维持在（25±2）℃，饲养试验共进行16 周。

1.2 样品收集与分析在试验结束时，从每个重复中随机选择3 只体重接近的蛋鸡进行翅下静脉采血，4℃下3000 r/min 速度离心10 min，分离血清，-20℃保存。血清生化指标用相关商品试剂盒测定。之后将蛋鸡颈椎脱臼处死，分离肝脏、心脏、脾脏、肾脏、肺、胸肌、腿肌、卵巢、输卵管。样品称重后，以其与活体鸡重的比值表示为相对重量。在试验第15 周时，在日粮中添加0.03%的二氧化钛作为计算营养物质消化率的不可消化标记物。经过一周的适应期后，每组选择6 只体重接近的蛋鸡进行屠宰，立即取出消化道，收集回肠内容物，在-20℃冷冻，然后进行冷冻干燥。干燥的回肠内容物用研钵研碎，然后过0.5 mm 的筛，储存在-4℃，用于分析总能、干物质、粗蛋白质、粗脂肪、钙和磷含量。

1.3 DNA重组从Invitrogen 公司获得3 对玉米特异性转化酶基因、家禽特异性卵清蛋白基因和外源基因（phyA2）引物。DNA 提取、引物序列和PCR 参考Ma 等（2013）的方法进行。

1.4 统计分析试验采用完全随机试验设计，每个重复作为1 个试验单元。所有数据均采用SPSS 单因素方差分析，结果用“平均值和标准误差”表示，P ＜0.05 表示差异显著。

表1 对照组和处理组日粮组成及营养水平

2 结果与分析

2.1 对组织器官相对重量及养分表观消化率的影响由表2 可知，转基因玉米组心脏、脾脏、肺和肾脏相对重量在数值上高于对照组，而对照组肝脏相对重量在数值上高于处理组，但均无显著差异（P ＞0.05）。对照组与处理组对总能、干物质、粗蛋白质和钙表观消化率的影响无显著差异（P ＞0.05），但转基因玉米日粮组磷表观消化率较正常玉米日粮组显著提高22.39%（P ＜0.05）。

表2 不同日粮处理对蛋鸡组织器官相对重量及养分表观消化率的影响

2.2 对血清生化指标的影响由表3 可知，对照组与处理组对血清总蛋白、白蛋白、球蛋白、葡萄糖、肌酸酐、尿素氮、胆固醇、甘油三酯、尿素和钙浓度均无显著影响（P ＞0.05），同时血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、谷氨酰转移酶和乳酸脱氢酶活性也无显著差异（P ＞0.05）。

表3 不同日粮处理对蛋鸡血清生化指标的影响

2.3 对基因DNA重组表达的影响由表4 可知，正常玉米、转基因玉米、正常玉米日粮及转基因玉米日粮中玉米特异性转化酶基因DNA 重组表达都达到100%，但均无家禽特异性卵清蛋白基因的表达。转基因玉米和转基因玉米日粮中phyA2 基因DNA 重组表达为100。对照组和处理组胸肌、腿肌、卵巢、输卵管和鸡蛋中家禽特异性卵清蛋白基因DNA 重组表达为100，而玉米特异性转化酶和phyA2 基因DNA 重组表达为0。

表4 几种基因DNA 重组表达情况

3 讨论

在过去的几十年里，生物技术被广泛用于生产转基因作物，其输入特性包括抗虫、抗除草剂和改善营养。越来越多的人将转基因作物用作生产肉类、蛋类和牛奶的动物的饲料，这引起了公众的关注。用于消费者消费的转基因植物可能与从转基因植物中提取的重组DNA 转移到人类食用的畜禽产品中一样，对健康构成感知风险（Ma 等，2013）。Gao 等（2012）报道，除了植酸酶转基因玉米中含有较高水平的植酸酶和脂肪外，其他营养成分与普通玉米相似。Ma 等（2013）报道了普通玉米与转基因玉米对蛋鸡生产性能、组织器官相对重量无显著影响。本研究也发现，两种玉米日粮对蛋鸡组织器官重量和血清生化指标无显著影响，这表明与基于普通玉米日粮相比，以植酸酶转基因玉米为基础的日粮对血清生化参数和器官重量无负面影响。

养分表观消化试验结果表明，植酸酶转基因玉米日粮对蛋鸡的干物质、能量、粗蛋白质和钙消化率无不良影响，这与Aeschbacher 等（2005）发表的研究结果一致。但植物植酸酶的补充对磷消化率具有显著影响，其中转基因玉米日粮组磷表观消化率较正常玉米日粮组显著提高22.39%。Nyannor 和Adeola（2008）也发现了类似结果，他们证明在肉鸡日粮中使用植酸酶转基因玉米对磷消化的有效性。

转基因phyA2 片段的PCR 仅对植酸酶转基因玉米日粮样品显示强烈的阳性信号，而对普通玉米样品没有阳性信号。在非转基因组和转基因组的胸肌、腿肌、卵巢、输卵管和鸡蛋等组织样本中未检测到转基因或玉米特异性DNA。这可能表明没有玉米内源基因或转基因片段被转移到蛋鸡组织中。这些遗传物质可能被过度降解，使蛋鸡的肌肉和生殖器官无法扩增。Ma 等（2013）的研究也报道了以植酸酶转基因玉米为基础日粮的蛋鸡，在血液和蛋中均未检测到任何phyA2 转基因片段。