棉籽饼粕致蛋鸡产生“橡皮蛋”的生物学机制及调控研究

Eggs are rich in nutrition and are traditional good animal original food for human being. Cotton seed meal is important protein feedstuff and used in poultry ration widely. The affair of rubber egg which characters with elasticity and paste of boiled yolk laid with hens fed diets contain high level of cotton seed meal has caught consumer’s, domestic animal farmer’s and researcher’s attention. The exact mechanism of rubber egg formation is not clear. This study wants to explore the formation mechanism of rubber egg with technology of differentially expressed gene analysis, original chicken liver cell cultivation and modern instrumental analysis. The ingredients of rubber eggs and normal eggs will be detected, the differentially expressed genes and the enzyme activity related to lipide metabolism of laying hens fed ration with or without cotton seed meal will be examined. The key genes related with rubber egg formation will be selected by examination of the relation between ingredients in eggs and differentially expressed genes in the hen's organs. The effect of detestable substance such as free gossypol and cyclopropene fatty acids in cotton seed meal and the regulation of exogenous regulators such as fatty acids on the key genes expression will be inspected with experiment of original chicken liver cell cultivation. The effectiveness of the exogenous regulators will be validated by animal experiment, and the formation mechanism of rubber egg should be clarified clearly. The results of the study will be valuable for scientific utilization of cotton seed meal in poultry diets.

禽蛋营养价值高，是传统优良动物性食品。棉籽饼粕是我国重要的蛋白质饲料资源，在蛋禽日粮中普遍应用。近年来，由于蛋禽因饲喂含有棉籽饼粕日粮而产生以蛋黄变硬为特征的“橡皮蛋”问题常有发生，引起了消费者、养殖者及研究者的高度重视，但棉籽饼粕致橡皮蛋形成的确切机制目前并不十分清楚。本项目拟通过分析橡皮蛋与普通鸡蛋蛋黄成分差异性，检测蛋黄成分差异性与鸡体内基因表达差异性的关系，筛选出关键差异性表达基因。在此基础上，通过动物试验检验棉籽饼粕及其主要有害成分如游离棉酚、环丙烯类脂肪酸等与上述关键基因差异性表达及相关代谢酶活性的关系，剖析其致橡皮蛋的形成机制。采用鸡原代肝细胞培养试验，检测棉籽粕中主要有害成分对关键基因差异性表达的影响，并通过添加脂肪酸等研究外源调控物对该关键基因表达的调控作用，经蛋鸡饲养试验验证外源调控物的实际调控效果，进一步明确橡皮蛋形成机制。项目成果对指导棉籽饼粕的合理利用有科学价值。

棉籽饼粕是重要的蛋白质饲料原料，因其含有游离棉酚（FG）、环丙烯类脂肪酸（CPFAs）等抗营养因子，在蛋禽日粮中添加比例不当时可引起“橡皮蛋”的发生，但对其引起橡皮蛋的关键成分及机制并不清楚，并存在争议。本项目通过动物饲养试验、分子生物学试验，研究了棉籽饼粕中致橡皮蛋形成的关键化学成分及其致橡皮蛋形成的生物学机制，并探究了通过添加外源营养物质抑制橡皮蛋形成的可行性。研究结果对指导棉籽饼粕在蛋禽日粮中的合理利用、预防橡皮蛋的发生及提升蛋品品质有理论意义和实际价值。主要研究结果如下：.1 采用两因素三水平交叉试验设计，在蛋鸡日粮中分别添加0%、6%、12%棉籽粕（FG的载体）和0%、2%、4%棉籽油（CPFAs的载体）进行饲养试验。结果表明，添加棉籽油组低温储藏后蛋黄质构发生了明显变化，高棉油组蛋黄硬度、硬脂酸含量可分别达到对照组的1.9倍和2.5倍，并呈剂量效应关系，而棉籽粕组无此现象。证明日粮中添加棉籽油是致蛋鸡产生橡皮蛋的关键因素。肝脏转录组数据表明，棉油是通过影响脂肪酸的生成、蛋白结构的修饰和脂蛋白的运输等途径使蛋黄中脂蛋白的结构和组成发生变化，增加蛋黄固化后的硬度及弹性，最终导致橡皮蛋的产生。.2 为了进一步明确FG和CPFAs在橡皮蛋形成中的作用，采用两因素两水平交叉试验设计，在蛋鸡日粮中分别添加0 mg/kg、200 mg/kg FG和0 mg/kg、350 mg/kg CPFAs进行饲养试验。结果发现，日粮中添加350 mg/kg CPFAs使蛋黄储藏后发生膨胀，蛋黄脂质中硬脂酸含量升高2.9倍，蛋黄硬度增加3.3倍，而FG没有类似的影响。通过对蛋鸡生理生化、肝脏脂质代谢基因及脂质组学分析发现，CPFAs能显著改变蛋鸡肝脏中的脂质代谢，影响细胞正常生理功能，改变蛋黄脂肪酸组成，进一步证明环丙烯类脂肪酸（棉籽油）是造成橡皮蛋形成的主要原因。.3 采用单因素试验设计，研究了在蛋鸡日粮中添加DHA、大豆磷脂和L-半胱氨酸等对橡皮蛋形成的缓解作用。结果发现，日粮中添加1000 mg/kg L-半胱氨酸能有效缓解CPFAs导致的蛋黄变硬现象。