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当今养猪生产中,面临的主要问题有蛋白质饲料资源的日益短缺以及规模化养猪氮排放造成的环境污染,这也成为制约养猪生产可持续发展的瓶颈。基于经济效益和生态效益的考虑,低蛋白日粮应运而生,氨基酸平衡则是其核心理论基础。肌肉组织是氮营养素沉积的主要靶组织,其代谢主要包括肌肉组织的蛋白质代谢、能量代谢以及肌内脂肪的脂质代谢,这与肌肉的产量与品质密切相关。但目前低蛋白氨基酸平衡日粮对不同生长阶段猪的生长性能以及肉品质影响的系统性研究相对较少,肌肉组织对氮营养素的利用机制以及沉积规律也有待进一步阐明。本研究从我国养猪业以玉米-豆粕型日粮为主的现状出发,选用54头杜×长×大三元杂交的阉公猪,其中断奶仔猪(初始体重为9.57±0.61 kg)、生长猪(初始体重为36.52±0.49 kg)和育肥猪(初始体重为62.30±0.88 kg)各18头。将各不同生长阶段的猪随机分为3个处理组,每个处理6个重复,每个重复1头猪,单栏饲养。各处理组分别饲喂3种不同蛋白水平的日粮,通过添加赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸四种限制性必需氨基酸,使其满足NRC(1998,2012)推荐的相应阶段猪的营养需要量。断奶仔猪日粮蛋白水平分别为20%、17%和14%,试验期为45 d;生长猪日粮蛋白水平分别为18%、15%和12%,试验期为30 d;育肥猪日粮蛋白水平分别为16%、13%和10%,试验期为50 d。三个阶段均以较高蛋白水平日粮为对照组(NP组),其余两组,包括在对照组日粮基础上粗蛋白水平降低3个百分点的LP组和降低6个百分点的VLP组,作为试验组。不同生长阶段的饲养实验结束后,进行屠宰试验和肉品质现场测定,采集血液和肌肉组织样品。主要研究结果如下: 1.低蛋白日粮对猪的生长性能和肉质性状的影响: (1)不论是在断奶仔猪、生长猪还是育肥猪阶段,NP组的生长性能各指标均显著优于VLP组,但NP组的料肉比与LP组差异不显著。 (2)低蛋白日粮显著降低了(P<0.05)各生长阶段的猪血清IGF-1含量,但未影响其葡萄糖和胰岛素水平。 (3)饲喂LP日粮的生长猪和育肥猪的红度值显著高于(P<0.05)NP和VLP组,而饲喂LP和VLP日粮的育肥猪的剪切力值显著低于(P<0.05) NP组。 (4)随着日粮蛋白水平降低,生长猪的肌内脂肪含量有增加(P=0.08)的趋势,育肥猪的LP组和VLP组相对于NP组肌内脂肪含量也显著提高(P<0.05)。 (5)随日粮蛋白水平的降低,生长猪和育肥猪的背最长肌中MUFA含量增加(P<0.05),而PUFA含量降低(P<0.05)。 (6)在生长猪和育肥猪阶段,与NP组相比,VLP组的背最长肌中ACCα的mRNA表达水平升高(P<0.05),而HSL的mRNA表达水平降低(P<0.05)。 (7) LP日粮上调了(P<0.05)生长猪背最长肌中MyHCⅠ和Ⅱa亚型的mRNA表达,也上调了(P<0.05)育肥猪背最长肌中MyHCⅡa亚型的mRNA表达。 2.低蛋白日粮对猪的肌肉组织蛋白质代谢的影响: (1)断奶仔猪的背最长肌和股二头肌、生长猪的背最长肌重量随日粮蛋白水平的降低而降低(P<0.05),生长猪的股二头肌和育肥猪的背最长肌和股二头肌重量也受到类似影响,但无统计学差异。 (2)随日粮蛋白水平的降低,断奶仔猪、生长猪和育肥猪血清尿素氮含量降低(P<0.05),且LP组与VLP组间差异不显著,但均显著低于NP组。 (3)除了赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸这四种外源补充的氨基酸,不同生长阶段的猪肌肉组织中其他必需氨基酸含量大部分都随日粮蛋白水平降低呈现出降低的变化或趋势,而非必需氨基酸总量却明显增加。 (4)低蛋白日粮整体上提高了各生长阶段的猪肌肉组织中氨基酸转运感受体SNAT2、LAT1、PAT1和PAT2mRNA表达水平。 (5)在猪的各生长阶段中,与NP组相比,VLP组肌肉组织中p-mTOR、p-Raptor、p-4E-BP1和p-S6K1蛋白表达显著降低,LP组的表达水平也略有降低,但大部分与NP组的表达差异不显著。 (6)低蛋白日粮尤其是VLP日粮显著提高了各生长阶段的猪肌肉组织中FOXO1、MAFbx和MuRF1的mRNA表达水平,而LP日粮对其影响较小。 (7)各生长阶段的猪肌肉组织中TUNEL阳性凋亡细胞的比例随日粮蛋白水平的降低整体上有增高的趋势。 3.低蛋白日粮对猪的肌肉组织能量代谢的影响: (1)随日粮蛋白水平的降低,不同生长阶段的猪肌肉组织的AMP/ATP比值总体上是降低的,而EC值则相应升高。 (2)在猪的各生长阶段中,NP组肌肉组织的p-AMPKα、SIRT1和PGC-1α蛋白表达均高于(P<0.05) VLP组,但LP组的表达几乎与NP组无差异。 (3)低蛋白日粮可不同程度地引起不同生长阶段的猪背最长肌中线粒体形态的异常,尤以VLP日粮对其影响显著。 上述研究结果提示,猪在不同生长阶段饲喂蛋白水平降低3个百分点的氨基酸平衡日粮,其生产性能不受影响。重要的是,该日粮还可通过影响脂质代谢提高猪的肌内脂肪含量,上调肌肉组织中氧化型肌纤维类型的表达,猪肉品质得以改善。而当蛋白水平降低6个百分点时,可能通过调节肌肉组织游离氨基酸谱,相应改变氨基酸转运感受体基因表达,抑制mTORC1蛋白质合成通路,促进泛素-蛋白酶体依赖的蛋白质降解通路,从而阻碍肌肉蛋白质沉积并影响猪的生长性能。低蛋白日粮在影响肌肉组织蛋白质代谢的同时,肌细胞能量状态也随之改变,这可能是通过AMPKα/SIRT1/PGC-1α能量轴介导的的肌肉组织能量代谢以及线粒体生物合成功能进行调控。由此可见,在NRC标准推荐值的基础上,平衡前4种限制性氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸),日粮蛋白水平降低3个百分点是可行的。