《氂牛適應高寒營養脅迫的氮代謝機制》是依託蘭州大學，由龍瑞軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氂牛適應高寒營養脅迫的氮代謝機制
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：龍瑞軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氂牛是青藏高原的關鍵物種。這種唯一生存於高寒極端環境中的大型反芻家畜對氣候環境和營養脅迫具有極強的適應能力。在每年長達半年的冷季和枯草期，氂牛基本處於營養不足或嚴重缺乏狀態。申請人通過近十幾年的研究發現，氂牛較本地黃牛和外區域反芻畜種具有高效利用日糧氮素的特徵，表明氂牛對高寒營養脅迫可能已形成了特殊的適應機制。為此，本項目擬通過生理生態和營養學結合的方法探討：（1）尿素在氂牛體組織內代謝的生理學特徵；（2）氂牛體內氮庫循環周轉代謝的動力學機制；（3）氂牛體內尿素氮再循環高效利用的生理學調控機制等。以期初步揭示氂牛適應高寒營養脅迫的氮代謝機制，豐富極端環境下反芻動物生理生態和營養適應方面的基礎理論，為改善氂牛等藏系家畜的生產性能和科學飼養管理提供技術支撐。
結題摘要
本課題經過四年的野外實驗和室內分析工作，從飼料的表觀消化及瘤胃發酵、氮代謝和體內尿素循環、消化道結構和轉運蛋白、腸道微生物特徵四個方面對氂牛適應青藏高原氮素營養脅迫機制進行了全面解析，主要有以下發現：（1）隨著日糧氮水平升高，飼料粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維表觀消化率都線性升高，而乾物質和有機物消化率不受影響；氂牛的飼料粗蛋白表觀消化率和瘤胃揮發性脂肪酸產量都顯著高於相同日糧條件下的黃牛；氂牛和黃牛纖維表觀消化率品種間無差異，但是NDF消化率顯著高於相似條件下的低海拔其他牛種（氂牛和本地黃牛61.67-65.65% vs. 低海拔牛種44.6-54.3%），這說明青藏高原氂牛和本地黃牛都對粗飼料具有較好的消化能力。（2）氂牛尿氮排出量低於黃牛，而氮沉積和沉積率都顯著高於黃牛，特別在低氮日糧（31.56 g N/d）條件下，黃牛氮平衡為負值，而氂牛仍有4.18g N沉積；氂牛肝臟尿素合成量（UER）、進入消化道的尿素量(GER)以及可以被微生物循環利用的比率（GER:UER）都顯著高於黃牛；氂牛瘤胃微生物合成量及其來自循環尿素的量顯著高於黃牛；在低氮條件下,氂牛GER中被瘤胃微生物捕獲用於合成菌體蛋白的效率顯著高於黃牛（氂牛38.54% vs.黃牛25.31%）。氂牛的腎小球濾過率顯著低於黃牛，而消化道尿素清除率顯著高於黃牛。（3）氂牛和黃牛瘤胃壁乳頭在顏色、長度和表面積上存在顯著差異。瘤胃壁氂牛瘤胃腹囊40 kDa、45 kDa以及總UT-B蛋白的表達量都顯著低於黃牛，雖然氂牛總UT-B的表達量是黃牛的0.79倍，但瘤胃腹囊乳頭的總表面積是黃牛的0.40倍，所以與黃牛相比，氂牛瘤胃壁單位表面積可能表達更多的UT-B總蛋白。研究發現了AQP1在反芻動物瘤胃和腮腺的表達，並鑑定了其在氂牛相關組織的分布。與黃牛相比，氂牛腎臟表達更多外髓質AQP1和更少的外皮質AQP1，這可能與氂牛特殊的水代謝特性相關，從而為解釋氂牛的高原適應特性提供新的角度。（4）在相同日糧下，氂牛和黃牛不同腸道部位的微生物不受動物品種的影響，但是不同腸道部位的微生物的豐度和多樣性差異顯著；氂牛和黃牛瘤胃微生物對於氮水平的回響機制類似，兩個品種之間沒有差異，說明氂牛的高效氮循環機制主要不受瘤胃微生物的影響。綜上所述，氂牛已經形成了特殊的氮代謝機制以應對青藏高原冬季的氮素營養威脅。
