仔豬早期斷奶和母豬信息傳遞

關于仔豬早期斷奶和母豬信息傳遞養(yǎng)豬業(yè)的核心生產(chǎn)線基因表達生理調控生長、免疫、繁殖外部投入：營養(yǎng)管理內部投入：

基因型（品種）

養(yǎng)豬的目的：通過豬的“生命活動”將相對廉價的飼料轉換為具有更高營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值的豬肉?！吧顒印保夯颉h(huán)境都經(jīng)人工改造的、有商業(yè)目的的。品種適應環(huán)境多種功能整合第2頁,共52頁，2024年2月25日，星期天仔豬是養(yǎng)豬生產(chǎn)線的關鍵調控點

仔豬新生和斷奶前后死亡率高仔豬的健康和快速生長決定全程生產(chǎn)效率仔豬生長潛力尚未得到充分發(fā)揮母乳是斷奶前仔豬的主要營養(yǎng)來源母乳不能滿足商業(yè)化生產(chǎn)的仔豬生長需求第3頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母乳與仔豬生長發(fā)育

母豬平均日產(chǎn)奶量：8.2～10.4kg（NRC，1998）在優(yōu)化日糧賴氨酸和能量供應的條件下，母豬平均日產(chǎn)奶量10-12kg，21天達到高峰（Aherne,2007）

母豬每公斤體重產(chǎn)奶量（0.06kg）高于奶牛（0.05kg）

仍然不能滿足仔豬生長需求？第4頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母乳與仔豬生長發(fā)育

每kg液態(tài)乳大約含200g干物質（55g粗蛋白，50g乳糖，80g脂肪，5.4MJ／kgME)。仔豬每增重1kg大約需要4kg乳。仔豬3周哺乳期內平均日增重250g/d，每頭仔豬需1kg乳，平均每窩10頭，需10kg，加上仔豬維持能量需要，哺乳10頭仔豬的母豬日乳產(chǎn)量至少需13kg。實驗條件下人工飼養(yǎng)的仔豬的生長速度比生產(chǎn)條件下顯著升高（仔豬生長潛能）。第5頁,共52頁，2024年2月25日，星期天仔豬生長潛能

最高紀錄：10～50日齡仔豬自由采食還原牛奶（20%干物質），30日齡體重達25kg，平均日增重近600g/d（Hodge,1974）。

實驗結果：一組仔豬出生后就斷奶，飼喂液體代乳料到3周齡，對照組由母豬哺乳到3周齡斷奶，兩組仔豬斷奶后日糧相同。對照組斷奶重6.4kg，75日齡37kg；試驗組斷奶重9.8kg，75日齡46kg（Harrell等，1993）。新生仔豬的生長潛能比母豬喂養(yǎng)條件的仔豬生長速度高75%（Boydetal等，1995）。

母乳是仔豬理想的食物嗎？第6頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母乳的營養(yǎng)和生理作用

給仔豬提供營養(yǎng)；富含免疫球蛋白，提供被動免疫；含各種激素和生物活性物質（GH、T3、T4、IGF-1等），傳遞母畜信號，啟動仔畜的各種功能，包括：腸上皮細胞增殖、分化，消化酶和生物活性肽合成與分泌，轉運載體和激素受體的表達。有助于仔豬胃腸道的成熟和發(fā)育，形成健康的微生物區(qū)系。第7頁,共52頁，2024年2月25日，星期天初乳和常乳初乳：產(chǎn)后24～48h內分泌的乳汁。初乳蛋白質含量大約是常乳的3倍，含大量的免疫球蛋白。仔豬分娩后的數(shù)小時內腸道可完整地吸收這些免疫球蛋白。常乳：從初乳轉變?yōu)槌Ｈ槭且粋€逐步的過程，通常在泌乳的第1周完成。常乳固形物和蛋白質的濃度降低，乳糖和脂肪含量增加。同時免疫球蛋白的含量也顯著降低。第8頁,共52頁，2024年2月25日，星期天馬永喜、馬小紅，豬業(yè)科學2008年第5期初乳和常乳的蛋白質組成

組成初乳常乳第9頁,共52頁，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中氨基酸組成（g/100g氨基酸）

氨基酸初乳常乳第10頁,共52頁，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中維生素含量（mg/100mL）

維生素初乳常乳

常乳中維生素A、D、E、K的含量降低，Vc除外；無法接觸陽光的哺乳仔豬可能患維生素D缺乏癥。人工光照的全封閉豬舍，建議在教槽料中超量添加維生素D。第11頁,共52頁，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中礦物質含量（mg/100g）

礦物質初乳常乳

常乳中鈣的含量是初乳的2倍以上；常乳中鈣/磷比大約為1.4；豬的初乳和常乳中都缺鐵（自然狀態(tài)下可以從土壤中獲得）。第12頁,共52頁，2024年2月25日，星期天豬乳中的生物活性物質

豬乳中含有多種肽、激素和酶，促進消化系統(tǒng)的成熟、調節(jié)腸道微生物、誘導腸道內激素和肽的分泌；這些生物活性物質包括乳鐵(結合)蛋白、溶菌酶、蛋白酶抑制劑、乳過氧化物酶、神經(jīng)降壓肽、鈴蟾肽、甲狀腺激素、催乳素、胰島素、表皮生長因子和胰島素樣生長因子，等等；豬乳中還含有免疫活性細胞（巨噬細胞、巨噬粒細胞、淋巴細胞等）。第13頁,共52頁，2024年2月25日，星期天豬乳對商業(yè)化生產(chǎn)仔豬的局限性

泌乳量不足：要想使仔豬完全發(fā)揮遺傳潛力，母豬在泌乳第21d時需產(chǎn)18kg以上的乳汁（Harrell等，1993）。營養(yǎng)組成缺陷：蛋/能比低（9～10g/MJ），有利于沉積脂肪而不是瘦肉（適應自然條件）。仔豬蛋白質沉積最大而脂肪沉積最小，豬乳的蛋白質水平需要提高約50%（Williams,1995)

。豬乳缺乏鐵、銅和維生素D（自然條件下，仔豬可以通過接觸土壤和陽光而獲得這些營養(yǎng)素），而在商業(yè)化生產(chǎn)條件下，仔豬必須在斷奶前補鐵，斷奶后立即添加各種維生素和礦物質。第14頁,共52頁，2024年2月25日，星期天早期斷奶：優(yōu)勢與問題

優(yōu)勢

問題

提高母豬繁殖率提高生長期生產(chǎn)性能控制傳染病垂直感染仔豬食欲下降消化功能紊亂生長抑制飼料利用效率低免疫力下降異常行為發(fā)生率升高第15頁,共52頁，2024年2月25日，星期天斷奶日齡：12～21/21.5d

（仔豬生長性能）Cwt=100磅=45.5kg第16頁,共52頁，2024年2月25日，星期天斷奶日齡：8～31d

（母豬生產(chǎn)性能）

斷奶到發(fā)情：4周斷奶最快，最短6天就能再次發(fā)情；

產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)：隨斷奶日齡增加年產(chǎn)仔數(shù)：4周斷奶最高(Xueetal.,1993)第17頁,共52頁，2024年2月25日，星期天斷奶日齡：8～42d

（母豬生產(chǎn)性能）第18頁,共52頁，2024年2月25日，星期天間歇性哺乳（intermittentsuckling，IS）

4周哺乳期的后11d，母豬每天與仔豬隔離一段時間（12h間歇）；母豬哺乳期排卵、發(fā)情、懷孕；教槽料采食量提高，斷奶后采食量和生長率提高；

更加接近自然狀態(tài)，從而保障母豬和仔豬福利。自然狀態(tài)下豬的斷奶：間歇性哺乳：

分娩前母豬離群筑巢；出生后3～4天，通過嗅覺、聽覺和視覺建立母仔聯(lián)系；

10天后母豬與別的帶仔母豬合群

；哺乳頻率和次數(shù)下降，母豬離開仔豬時間增加；仔豬向母親學習采食母乳外食物，在12～17周斷奶。第19頁,共52頁，2024年2月25日，星期天教槽料：“媽媽的味道”

母豬妊娠后期飼料中添加茴芹香料（F），出生后半數(shù)仔豬由對照組母豬（C）代乳，仔豬25d斷奶，飼喂對照和加相同香料的乳豬料，從而分為四組：CC、CF、FC、FF；香料組仔豬斷奶后采食量增加，體重增加；腹瀉率下降；爭斗行為減少；改善仔豬健康和福利。Oostindjer等（2010）PhysiolBehav.99:579-86.第20頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母豬=母乳？母體效應、代謝程序化胎兒程序化（Fetalprogramming）營養(yǎng)程序化（Nutritionalprogramming）代謝程序化（Metabolicprogramming）成年健康和疾病的發(fā)育起源（Developmentaloriginsofadulthealthanddisease）子宮內生長受阻（IUGR）第21頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母體效應：代謝程序化遺傳（表型先決因素）胚胎發(fā)育出生時器官結構與功能內分泌和代謝狀況器官結構與功能改變表型環(huán)境（表型允許條件）子宮內(內分泌和代謝狀況)新生期（營養(yǎng)與環(huán)境因素）通過表遺傳機制傳遞第22頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人類代謝綜合征的發(fā)育起源出生重過高和過低，2型糖尿病發(fā)生率均高于正常體重組（P<0.001)(FromDabeleaetal,DiabetesCare22:944,1999)Prevalence(%)第23頁,共52頁，2024年2月25日，星期天人類代謝綜合征的發(fā)育起源RateofdiabetesAdjustedforageandsex(%)(fromPettitetalLancet350:166,1997)人工喂養(yǎng)和輔助人工喂養(yǎng)的嬰兒糖尿病發(fā)生率顯著高于單純母乳喂養(yǎng)的嬰兒第24頁,共52頁，2024年2月25日，星期天二戰(zhàn)期間荷蘭饑荒1944-1945，18000人死亡饑荒期間孕育的后代：出生重下降，成年后肥胖率增加

（Ravelli,NEnglJMed295:349-53，1976）暴力和反社會行為發(fā)生率增加（Neugebauer,Jama282:455-62，1999）葡萄糖不耐受（胰島素抵抗、糖尿?。┰黾樱╠eRooij,DiabetesCare29:1897-901，2006）孫代出生重下降（Lumey,AmJEpidemiol146:810-9，1997)第25頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母親肥胖、糖尿病母體營養(yǎng)不良,應激,抽煙葡萄糖養(yǎng)分,pO2胎盤結構/生理功能改變InsulinIGF-1LeptinInsulinIGF-1Leptin生長過度胎兒生長受阻胎兒肥胖、糖尿病風險皮質醇第26頁,共52頁，2024年2月25日，星期天母體編碼后代免疫、應激和行為模式第27頁,共52頁，2024年2月25日，星期天下丘腦-垂體-腎上腺軸（豬75胎齡時發(fā)育）調節(jié)代謝、生長速度、胴體組成和肉質調節(jié)應激和免疫調節(jié)行為模式第28頁,共52頁，2024年2月25日，星期天胎盤的保護作用：皮質醇的失活第29頁,共52頁，2024年2月25日，星期天有其母（養(yǎng)母）必有其女：大鼠“好媽媽”、“壞媽媽”，新生仔鼠代養(yǎng)，分為四組；無論什么遺傳背景，好媽媽哺育的雌性后代也成為好媽媽；伴隨HPA軸功能的改變；伴隨表遺傳修飾的變化；這種后天獲得的表型可以遺傳第30頁,共52頁，2024年2月25日，星期天表觀遺傳學簡介DNA遺傳密碼（ATCG）足以編碼復雜的生命現(xiàn)象嗎？為什么DNA結構完全相同的人和鼠表型不同？后天獲得的性狀能遺傳嗎？第31頁,共52頁，2024年2月25日，星期天/RC/VL/GG/chromosome.html染色體第32頁,共52頁，2024年2月25日，星期天染色質與核小體第33頁,共52頁，2024年2月25日，星期天DNAentersthenucleosomeviainteractionwiththe(H2A+H2B)dimer,windstwicearoundthetwo(H3+H4)dimersformingthecenterofthecoreandthenexitsthenucleosomeviainteractionwiththeother(H2A+H2B)dimerasshowninthenextslide….http://tru.ca/schs/biol/facpgs/nelson/courses/bio335/notes/a335nastructure/nastruct6.html組成:1四聚體(H3-H4)22二聚體(H2a-H2b)146basepairsDNA核小體和組蛋白第34頁,共52頁，2024年2月25日，星期天NucleosomeStructurewithouttheDNALuger,etal.,Nature389,251-60(1997)blue:H3;green:H4;yellow:H2A;red:H2B組蛋白游離的氨基末端是表遺傳修飾的靶點第35頁,共52頁，2024年2月25日，星期天5’5’3’3’

基因表達的表遺傳調控核小體重塑DNA甲基化組蛋白修飾基于RNA的調節(jié)機制第36頁,共52頁，2024年2月25日，星期天DNA上核小體的重新配置

核小體重塑第37頁,共52頁，2024年2月25日，星期天Originalobservationsofmethylcytosine:Plants&Animals:Wyatt,Nature166237-8(1950)Bacteria&Phage:DunnandSmith,Nature175336-7(1955)5’5’3’3’CH3|CH3|CH3|CH3|CH3|CGCGCGCGCGCGCGCGCGCGCH3|CH3|CH3|CH3|CH3|CytosineCytosine5-MethylcytosineDNMT1-“maintenance”methytransferase(methylatestheunmethylatedstrandofhemimethylatedDNA)

DNA甲基化第38頁,共52頁，2024年2月25日，星期天Originalidentificationofhistonemethylationandacetylation:Allfrey,ProcNatlAcadSciUSA51:786-94(1964)H3K27me3=3methylsonlysine27ofH3Methylation–mono,di,trimethylationpossible

組蛋白修飾第39頁,共52頁，2024年2月25日，星期天GeneactivationcorrelatedwithH3-K9acetylation

GenesilencingassociatedwithH3-K9methylation

組蛋白修飾與轉錄活性的關系第40頁,共52頁，2024年2月25日，星期天H2A~16states

H2B~64states

H3~900states

H4~120states每個核小體有2x4個組蛋白，每個核小體所含的信息量：

162x642x9002x1202=1.2x1016每個哺乳動物細胞有~107

核小體“Code”or“Language”?

組蛋白密碼復雜性的計算第41頁,共52頁，2024年2月25日，星期天轉錄后基因沉默(PTGS)miRNAs(~22-ntlong).siRNAs=smallinterferingRNAs(21-23ntlong)piRNA=Piwi-interactingRNA(26-31ntlong)轉錄水平基因沉默(TGS)SamesiRNAsinduceDNAmethylation,histonemethylation,nucleosomeremodeling.

不同的表遺傳機制交互作用，產(chǎn)生各種表現(xiàn)型，對環(huán)境產(chǎn)生反應，并將獲得的性狀傳遞給下一代。在一定的條件下，這種表遺傳導致的性狀可以被逆轉。

基于RNA的調節(jié)機制第42頁,共52頁，2024年2月25日，星期天具有轉錄活性的DNA（上）不具有轉錄活性緊密的染色質（下）。Transcriptionallyactivechromatinisassociatedwithacetylatedhistones,whereasinactivechromatinhasmethylatedDNAandde-acetylatedhistones,aswellasotherhistonemodificationsthatarenotshown.基因表達表遺傳調節(jié)：第43頁,共52頁，2024年2月25日，星期天豬的個性（翻背試驗）第44頁,共52頁，2024年2月25日，星期天豬的個性（迷宮試驗）第45頁,共52頁，2024年2月25日，星期天中國二花臉和梅山豬體型小，生長慢性成熟早，產(chǎn)仔數(shù)多體脂含量高瘦肉率低肌內脂肪含量高性情溫和，母性好第46頁,共52頁，2024年2月25日，星期天比利時皮特蘭豬

體型大，生長快瘦肉率高應激綜合征和PSE肉發(fā)生率高性情暴躁母性較差第47頁,共52頁，2024年2月25日，星期天豬的品種特性與表遺傳品種3-days10-days17-days二花臉3.36±0.22Aa1.98±0.19Ab1.76±0.24Ab