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哺乳是哺乳动物所独有的重要生命过程,也是其最重要的进化特征之一。通过哺乳,母兽不仅可以为幼兽提供充足的能量和丰富的营养,同时乳汁中含有的特殊活性因子对幼兽免疫力、促进健康生长具有重要意义。至少在哺乳前期,幼兽生长发育所需能量完全依靠乳汁,乳汁是由乳腺合成分泌的,因此乳腺发育和乳汁分泌是幼兽成活以及物种繁衍的关键。由于繁殖策略和环境适应的差异,动物的哺乳生物学特征可能具有物种特异性。鲸类动物营完全水生生活,动物观察和样品采集困难,目前还缺乏鲸类动物哺乳生物学特征相关报道。长江江豚为小型齿鲸动物,仅分布于中国长江中下游及鄱阳湖和洞庭湖,野外种群衰退严重,人工饲养繁殖被认为是该濒危物种保护的有效措施之一,对其乳腺发育过程、乳汁营养成分以及分泌规律的研究,不仅对了解该物种的人工饲养繁殖和物种保护具有重要的现实意义,对于了解鲸类动物哺乳生物学特征及其对水生生活的适应也提供重要契机。 为深入了解长江江豚哺乳生物学特征,本研究设计了五部分的研究内容,论文的基本逻辑和结构简述如下:(1)通过对豢养雌性长江江豚血液孕酮激素和野生环境哺乳期母子豚个体信息的分析,分别对长江江豚妊娠期和哺乳期长度进行了推算,为乳腺发育阶段和哺乳阶段的划分提供了依据。(2)采用解剖学和组织学方法,对深入分析了东亚江豚乳腺的形态结构特征,为建立活体长江江豚乳腺超声影像检查方法提供参考。(3)采用超声影像技术,比较不同发育和繁殖阶段乳腺的形态、结构和体积差异,分析了长江江豚乳腺的发育规律,并探讨了乳腺发育规律对水生生活的适应意义。(4)采集长江江豚乳汁样本,对长江江豚乳汁营养成分和蛋白质组成进行了分析,并探讨了该物种初乳和成熟乳主要成分和功能差异。(5)对收集于不同时间段的乳汁样本,结合哺乳期阶段划分以及乳腺体积变化,对长江江豚不同哺乳阶段乳汁成分和能量水平变化规律进行了探讨。本研究主要的结果和结论如下: (1)长江江豚妊娠期与哺乳期 通过对3头雌性长江江豚4次妊娠过程中血液孕酮激素的连续监测,建立了妊娠判断标准,妊娠期血液孕酮激素浓度为(34.40±18.37ng/mL),显著高于非妊娠期(0.68±0.57ng/mL)。利用妊娠确诊时间和分娩日期推算出长江江豚平均妊娠期长度为349±18天。 通过野生长江江豚捕捉体检工作,两次捕豚体检时间分别为11月份和3月份,所有哺乳幼豚的年龄都低于1岁,结合长江江豚分娩时间一般为4-7月份,估算长江江豚的哺乳期长度范围应该在8-19个月之间。 (2)东亚江豚乳腺形态与结构特征 东亚江豚乳腺呈扁平状,沿身体纵轴方向排布。乳腺包括腺体组织和导管系统。乳腺导管系统随乳腺组织呈纵向排布,且具有中央的大导管和位于末端乳窦结构,有利于幼豚在短时间内吸取大量乳汁,降低哺乳过程的能量损耗。另外,乳腺发育的本质就是腺体组织增生,体积增大。 (3)长江江豚乳腺超声影像与发育规律 在B型超声影像下,长江江豚乳腺横切图像呈椭圆形,纵切图像呈长条形,乳腺导管呈低回声或无回声,腺体组织则呈均匀等回声状。乳腺体积从未成年(厚度=0.51±0.08cm)到静止期、妊娠中期和后期(厚度=0.90±0.02cm,宽度=4.57±0.35cm)再到哺乳期(厚度=2.14±0.11cm,宽度=6.85±1.41cm)逐步增大。静止期、妊娠中期和妊娠后期乳腺体积没有明显的变化,推测长江江豚乳腺发育可能主要集中在妊娠末期与哺乳早期,推测可能有利于降低孕期能量消耗,稳定胎儿的生长发育。 (4)长江江豚乳汁营养成分与活性物质组成特征 根据乳汁采集的时段、物理性质及化学组成的特征差异,可以明显将乳汁分成初乳和成熟乳汁。其中,初乳呈绿色,营养组成特点为高蛋白(33.23%±3.45%)、低糖(0.62%±0.02%)、低脂(0%-2%)。含有较多免疫相关蛋白质、胰岛素样生长因子Ⅱ及其结合蛋白,表明初乳在新生豚的免疫和促进生长发育功能发挥重要作用。成熟乳则呈白色或黄白色,营养组成特点为高脂肪(21.40%±3.24%)、中等蛋白(1.95%±0.81%)、较高的糖类(9.73%±0.99%),且含有较多的α-乳白蛋白,表明成熟乳的最主要功能是为幼豚提供能量和营养物质。 (5)长江江豚乳汁营养成分与能量变化规律 哺乳早期乳汁成分不稳定,粗蛋白含量为9.73%-20.70%、脂肪含量为7.08%-33.80%、总糖含量为0.70%-1.50%,处于初乳至成熟乳过渡期。哺乳中期和哺乳后期的乳汁营养成分比较稳定,包括67.34%±4.13%水分、9.96%±0.75%粗蛋白、21.40%±3.24%粗脂肪和1.72%±0.73%总糖。长江江豚乳腺在哺乳后期要显著大于哺乳中期,推测在哺乳后期产奶量要高于哺乳中期。同时,乳汁营养成分和能量水平从哺乳中期至哺乳后期保持稳定,估算在哺乳后期为幼豚提供更多的能量,对于幼豚冬季保温具有重要意义。 本研究较全面地阐述了长江江豚乳腺的形态结构特征及其发育过程,揭示了其哺乳特征与降低游泳阻力的关系及其对水生生活的适应意义,为长江江豚乳腺生理健康检查奠定了基础,也为其他鲸类动物乳腺检查提供了借鉴。同时,本研究还系统地分析了乳汁营养成分和蛋白质组成及其变化规律,为长江江豚人工配方乳制作和人工哺育提供了数据和理论基础。另外,探讨了环境因素对乳汁营养成分与能量水平的影响,为理解长江江豚哺乳生物学特征对长江水温季节性变化的适应提供了思路。此外,本研究也丰富了鲸类动物哺乳生物学特征及对水生适应性的理论与假设。