光环境对家禽生产性能的影响的研究进展

2021-03-27张利卫李丽芳彭永帅李月勤

现代畜牧兽医 2021年9期

张利卫，李丽芳，王军，彭永帅，张曼，李月勤，霍军

（河南牧业经济学院动物医药学院，河南郑州450046）

家禽属于季节性繁殖动物，对光信息敏感。光照是家禽生长繁殖过程中的关键因素。光照不仅可以提供维持动物生命所必需的能量，而且光照变化的规律性是季节性动物行为和生理活动发生改变的信号[1]。不同的光环境对动物的生长性能、物质代谢、繁殖性能以及免疫机能等产生不同程度的影响[2]。畜牧养殖业可以利用光环境来改变动物的行为以及生理活动，达到提高经济效益的目的。文章概述光波长、光周期和光强度对家禽生产性能的影响及不同光环境对家禽生产性能影响的作用途径，为规模化养禽场合理利用光信息，提高家禽生产性能提供参考。

1 光色对家禽生产性能的影响

光色是由波长决定的，蓝光和绿光属于短波长光，红光属于长波长光，这3种颜色的光可以通过不同的比例混合成任意一种颜色的可见光。不同的光色对育雏期文昌鸡的生产性能影响不同[3]。禽类具有优越的光感知能力，光线可通过下丘脑感受器感知，然后作为一种信号调节位于间脑脑前丘和丘脑之间的松果体分泌褪黑激素，并转化为一种生理信号。这种信号会对促甲状腺素进行调节，促进甲状腺素的分泌，最后由甲状腺素来调节正中隆起中促性腺激素释放激素的分泌，促性腺激素释放激素则通过下丘脑-垂体-性腺轴（Hypothalamic-pituitary-gonadal，HPG）的方式作用于禽类的性腺，提高禽类的繁殖性能[4]。Yang等[5]研究表明，蓝光和绿光可以改善肉鸡的体重和饲料转化率。Mohamed等[6]研究发现，蓝光可显著提高肉鸡的饲料转化率。李云雷等[7]研究发现，在育雏期，蓝光可加快黄羽肉鸡的生长速度；在生长育肥期，红光可提高黄羽肉鸡的成活率，并能促进其性腺发育，提高公鸡睾丸重量和睾丸脏器指数。Abdo等[8]研究表明，蓝光可通过提高肉鸡肝脏的抗氧化能力显著提高肉鸡对热应激的抵抗力。但是，与红光和白光相比，蓝光显著降低了北京鸭的体重[9]。谢电等[10]采用组织化学染色及免疫组织化学的方法探究单色光对肉雏鸡小肠黏膜形态的影响，发现7日龄时，绿光能够显著促进雏鸡空肠肠腺上皮细胞的增殖，提高十二指肠、空肠和回肠绒毛上皮的杯状细胞数量以及肠的绒毛高度。上述研究结果表明，在禽类养殖中，合理利用不同的光色可以有效提高禽类的生产性能及免疫功能。

2 光照强度对家禽生产性能的影响

光照强度也是光环境对动物生产性能产生影响的关键因素之一。光照强度是指单位面积上的光通量。过高或过低的光照强度均会对动物生产性能造成不利影响。不同光照强度会对动物的采食量、活动量以及物质代谢产生不同程度的影响。光照强度过高会引起动物兴奋，活动量增加，进而降低饲料转化率；光照强度过低时会影响动物的采食量、活动量以及物质代谢[11]。罗刚等[12]研究表明，100 lux光照强度下的母兔配怀率和总断奶仔兔数极显著高于80 lux光照强度下的母兔。刘海斌等[13]研究发现，光照强度能促进鸡脑中Kisspeptin和GRP54的表达来参与调节鸡的繁殖机能。梁云峰等[14]研究发现，在光照强度为20.1～36.4 lux下，初产蛋鸡的产蛋量、总蛋重明显高于其他光照强度。合理利用光照强度可以提高动物的生产性能和群体开产日龄。叶接天等[15]研究发现，光照强度10.2 lux时，蛋鸡能发挥正常的生产性能，产蛋率显著高于其他光照强度；光照强度为16.4 lux时，其蛋重和蛋料比显著高于其他光照强度。上述研究结果表明，合理的光照强度对动物的生产性能有促进作用，但过高的光照强度会引起动物的应激行为，从而对生产性能产生抑制作用。

3 光周期对家禽生产性能的影响

光周期是指昼夜周期中光照期和暗期长短的交替变化。光周期的变化可以调控动物体内激素的表达，同时还可以预示着季节的转变。动物的生产性能受季节因素的影响。不同季节的光照时长不同，动物的生长、繁殖状态也会出现相应的变化。一般在冬、春季节里，产蛋鹅通过人工合理的控制光照，将种鹅在繁殖季节里的光照时间合理延长，可以使种鹅在非繁殖季节正常产蛋，利用反季节繁殖技术能够有效增强种鹅的繁殖性能，提高经济效益[16]。Sun等[17]研究不同光周期对雄性肉鸡的睾丸病理切片和基因表达的影响，发现4周内，与短光照组相比，长光照组细精管导管的面积增加，雄性肉鸡睾丸的生精能力增强。苑志宇等[18]研究发现，不同光周期对公鸡睾酮的合成有不同程度的影响，光照时间长的公鸡睾酮合成水平显著提高，其作用途径有可能是通过上调与睾酮合成相关的主要酶（StAR、Cyp11a1、3β-HSD）的表达量来实现，表明延长光照时间能有效提高睾丸的生精能力，从而提高公鸡的繁殖性能。

光周期对动物生产性能的影响主要从两方面调节：一是光周期通过对下丘脑促性腺激素释放激素（growth hormone releasing hormone，GnRH）的调控对动物生产性能进行调节；二是光周期通过调控下丘脑促性腺激素抑制激素（gonadotropin-inhibitory hormone，GnIH）反向间接调节动物的生产性能。

GnRH是禽类繁殖活动正常进行的一个关键因子，是由下丘脑分泌的一种神经肽。GnRH对动物生殖活动的调控方式主要是通过HPG轴，下丘脑分泌的GnRH刺激垂体，诱导促黄体素和促卵泡激素的合成和分泌，促黄体素和促卵泡激素通过体液循环继而作用于性腺，促进卵巢中卵泡的破裂产卵，从而增加与精子的结合机会，实现动物的繁殖功能[19]。当受到光照刺激时，下丘脑神经元细胞接收光照信号并分泌GnRH，GnRH进入垂体与具有亲和力的受体特异性结合后，可诱导垂体前叶合成并分泌促黄体素和促卵泡激素，通过调控性腺中性激素、生长因子等控制生殖细胞的增殖和分化，进而调控禽类的繁殖性能[20]。给予适当的光刺激对扬州鹅下丘脑GnRH基因的表达具有促进作用[21]。此外，在日照时间增加的条件下，绍鸭下丘脑GnRH-ImRNA的基因相对表达量显著升高，并促进绍鸭的性早熟[22]。研究表明，长光可以上调开产前蛋鸡下丘脑GnRH-ImRNA的表达，促进卵巢发育，短光则明显下调垂体GnRH-RamRNA的表达，使卵巢发育延缓[23]。

GnIH是下丘脑分泌的一种多肽类激素，能够直接或间接的方式通过与GnRH神经元的接触对垂体促性腺激素的分泌进行调节，进而抑制动物的繁殖行为，是一种反向调控激素[24]。GnIH及其受体在动物的神经系统和多种组织中都有分布，具有多种生理功能，如抑制促性腺激素的合成和释放、促进摄食[25]、降低性欲[26]等。研究表明，鹌鹑在短日照光周期时，体内的GnIH基因的相对表达量明显高于长日照[27]，且用褪黑激素处理后GnIH的含量明显增加[28]。此外，树麻雀在越冬期短日照时体内的GnIH的含量逐渐增多[29]。褪黑激素是一种光照调控动物生殖系统重要的介导因子。对于季节性繁殖的动物来说，由于日照时间不同，动物体内的褪黑激素的分泌水平也会随着季节的变化而变化。长日照可以抑制褪黑激素的分泌，而短日照可以促进褪黑激素的分泌，并通过HPG轴对其生长繁殖过程进行调控[30]，同时它的调控也影响GnIH的变化，二者之间可能表现为协同作用[31]。