编辑推荐:
为探究产后奶牛健康及代谢状况,研究人员监测其采食行为等,发现采食时间等可作为能量代谢指标。
在奶牛的养殖过程中,产后的奶牛就像经历了一场 “大冒险” 后的勇士,身体面临着诸多挑战。围产期(从产前三周至产后三周)对于奶牛来说至关重要,这一时期奶牛要承受胎儿快速发育的负担,还要激活泌乳机制。然而,产前奶牛干物质采食量(DMI)会下降,分娩时的内分泌变化又会导致食欲减退和 DMI 不足。分娩后,奶牛的能量需求迅速增加,从而陷入负能平衡(NEB)状态,这种状态不仅会扰乱奶牛的代谢和免疫功能,增加患早期代谢疾病的风险,还会影响奶牛的福利、生产性能和养殖效益。
传统监测奶牛采食行为的方法既耗时又费力,还容易受到主观因素的干扰,难以满足精准分析的需求。为了更好地了解产后奶牛的健康状况,内蒙古农业大学等单位的研究人员开展了一项研究,旨在探索产后三周奶牛采食行为、产奶量(MY)、血清指标和代谢物的变化,并分析它们之间的关系。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在 2023 年 10 月至 11 月,选取了 178 头健康的多胎荷斯坦奶牛。这些奶牛被安置在自由散栏牛舍,可自由饮水,且在产后均食用相同的日粮。研究人员为奶牛佩戴 Nedap SmartTag Neck 设备,以此持续监测它们的采食行为,包括采食时间(FT)、采食频率(FF)和平均采食时间(AFT),同时记录奶牛的产奶量。从 178 头奶牛中挑选出 20 头具有相同胎次、相近体况评分且顺产的奶牛,用于探究产后 1、2、3 周血清指标的变化;进一步从这 20 头奶牛中选取 7 头产犊日期相近的奶牛,进行代谢物变化的检测。
研究人员使用超高效液相色谱 - 串联质谱(UPLC-MS/MS)技术对血清代谢物进行定性和定量分析,并运用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等统计方法对数据进行处理。
研究结果
- 采食行为变量的总体分布:FT 数据主要集中在 120 - 450 分钟,FF 数据主要在 6 - 20 次 / 天,AFT 数据主要在 10 - 40 分钟 / 次,且个体间差异较大。
- 采食行为变量随产后天数的变化:随着产后天数增加,归一化的 FT 值先下降后上升,在产后第 4 天达到最低点,第 7 天起逐渐稳定;归一化的 FF 值同样先降后升,第 4 天最低,第 7 天起逐渐增加;归一化的 AFT 值在产后第 1 天最低,随后逐渐上升并趋于稳定。
- 产后三周采食行为变量和产奶量的差异分析:与产后第 1 周相比,第 2、3 周 FT 和 AFT 的归一化值显著增加,FF 的归一化值无明显差异。奶牛产奶量随产后周数增加而上升,第 3 周达到 44.34 ± 0.45 kg?d-1 ,第 2、3 周的产奶量相比第 1 周显著增加,第 3 周又显著高于第 2 周。
- 采食行为与产奶量的相关性分析:FT 和 AFT 的归一化值与产奶量呈显著正相关,相关系数 R 分别为 0.949 和 0.977。
- 产后三周奶牛血清指标的差异分析:与产后第 1 周相比,第 2 周血清总蛋白(TP)、总胆固醇(T-Chol)和免疫球蛋白 A(IgA)水平显著上升,β- 羟基丁酸(BHBA)、丙二醛(MDA)、白细胞介素 - 6(IL-6)和瘦素(LEP)水平显著下降;第 3 周 TP、T-Chol、IgA、免疫球蛋白 M(IgM)和皮质醇(COR)水平显著高于第 1 周,BHBA 水平显著降低。
- 血清指标与 FT、AFT 的关联分析:血清 BHBA 水平与 FT 的归一化值呈显著负相关,TP 和 T-Chol 含量与 FT、AFT 的归一化值呈正相关。
- 血清样本代谢物谱及数据分析:共鉴定出 733 种代谢物,主要分为氨基酸及其代谢物、有机酸及其衍生物、甘油磷脂(GPs)等六类。产后不同时间点的血清代谢物呈现分离趋势。通过分析发现,产后第 2、3 周与第 1 周相比,GPs 增加最为明显。KEGG 富集分析表明,差异代谢物主要涉及甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢等通路。
- 血清关键差异代谢物与 FT、AFT 的关联分析:FT 和 AFT 的归一化值与 3 种血清脂肪酰和 29 种甘油磷脂呈正相关,如花生四烯酸(AA)、血栓素 B2(TXB2)、前列腺素 E2 等。
研究结论与讨论
本研究表明,奶牛产后采食行为会随时间发生变化,且 FT 和 AFT 与产奶量、血清指标及代谢物存在显著相关性。FT 与产奶量、血清 TP 和 T-Chol 呈正相关,与 BHBA 呈负相关。产后三周内,血清 GPs 水平变化最为显著,主要涉及甘油磷脂代谢。29 种 GPs 和 3 种 FAs 与 FT 和 AFT 显著正相关。这意味着采食行为变量,如 FT 和 AFT,可作为产后前三周奶牛能量代谢的可靠指标。通过监测这些指标,养殖者能够及时了解奶牛的健康状况和能量代谢情况,从而调整饲养管理策略,提高奶牛的生产性能和健康水平,为奶牛养殖业的精准管理提供了重要依据。