膳食补充Pediococcus acidilactici通过改善精子质量和睾丸功能提升公鸡繁殖性能的机制研究

为解决抗生素禁用背景下家禽繁殖性能下降问题，中国延边大学团队开展Pediococcus acidilactici（1×108-1010 CFU/mL）对公鸡生殖功能影响的研究。通过5周实验发现，1×109 CFU/mL剂量可显著提升精子活力（P<0.01）、线粒体膜电位（P<0.01）及睾酮水平（P<0.05），并鉴定出RAF1/PIK3R1等5个睾丸发育关键基因。该研究为益生菌替代抗生素提高家禽繁殖力提供新策略，发表于《Poultry Science》。

　　

在畜牧业生产中，抗生素的滥用导致细菌耐药性问题日益严重，全球范围内已禁止将抗生素作为促生长剂使用。这一禁令使得科学家们迫切需要寻找安全有效的替代方案。与此同时，家禽养殖业面临着一个棘手难题——种公鸡的繁殖性能直接影响整个种群的生产效率，而传统饲养方式下精子质量下降、受精率降低等问题日益突出。益生菌作为一种潜在的抗生素替代品，近年来在改善动物生长性能方面展现出良好效果，但其对家禽生殖系统的影响机制尚不明确。特别是乳酸菌属的Pediococcus acidilactici，虽在调节肉鸡生长性能方面表现出色，却鲜有研究涉足其对公鸡繁殖功能的影响。

针对这一科学空白，中国延边大学的研究团队开展了一项创新性研究。他们系统探究了不同剂量Pediococcus acidilactici对公鸡精子参数、睾丸功能及分子机制的影响，相关成果发表在《Poultry Science》期刊。研究人员采用多组学整合分析策略，通过精液参数检测、睾丸组织学观察和转录组测序等技术，首次揭示了该益生菌通过调控关键基因表达改善公鸡繁殖性能的作用机制。

研究主要采用以下关键技术方法：将43周龄黄羽公鸡随机分为对照组（基础日粮）和三个处理组（分别添加1×10⁸、1×10⁹和1×10¹⁰ CFU/mL Pediococcus acidilactici），进行为期5周的饲养实验。每周三次采集精液，使用计算机辅助精液分析系统（CASA）评估精子运动参数，通过JC-1染色检测线粒体膜电位（MMP），CMA3染色评估鱼精蛋白缺失，ELISA测定血清生殖激素水平。睾丸组织进行HE染色观察形态学变化，并采用RNA-seq技术分析差异表达基因（DEG）。

效果评估
研究发现，P2组（1×10⁹ CFU/mL）在实验后期表现出最显著的改善效果：精子活力提升23.6%（P<0.01），直线速度（VSL）增加5.6%（P<0.05），线粒体高膜电位精子比例增加18.2%（P<0.01）。值得注意的是，精子凋亡率和鱼精蛋白缺失分别降低31.4%和29.8%（P<0.05），表明DNA完整性得到有效保护。

激素与抗氧化
第五周时，P2组血清睾酮（T）水平达2.31 ng/mL，显著高于对照组（1.3 ng/mL，P<0.01）。同时，睾丸抗氧化指标显示，总超氧化物歧化酶（T-SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性分别提高11.5%和57.4%（P<0.01），丙二醛（MDA）含量降低65.7%（P<0.01）。

组织学特征
睾丸组织学观察发现，P2组曲细精管直径和生精上皮厚度分别增加12.3%和15.8%（P<0.05），管腔内可见大量成熟精子细胞，间质细胞数量明显增多。

分子机制
转录组分析鉴定出148个差异表达基因（54个上调，94个下调）。基因集富集分析（GSEA）显示，Ras、Rap1和cGMP-PKG信号通路显著激活（P<0.05）。关键基因SOX9（调节支持细胞分化）和AKT1（维持氧化还原平衡）表达上调2.1-3.3倍。染色质重塑相关基因ATRX和ARID4A的表达变化提示益生菌可能通过表观遗传调控影响精子发生。

这项研究首次系统阐明了Pediococcus acidilactici改善公鸡繁殖性能的多层次机制：在生理层面，通过提升抗氧化能力和激素水平优化睾丸微环境；在细胞层面，增强精子线粒体功能和DNA稳定性；在分子层面，调控Ras信号通路和染色质重塑相关基因表达。研究不仅为家禽生产中益生菌的应用提供了精准剂量参考（1×10⁹ CFU/mL），更创新性地揭示了益生菌-肠-睾丸轴的作用机制，为开发新型生殖健康调控剂奠定了理论基础。未来研究可进一步探索该菌株对受精率和后代健康的影响，推动其在种禽养殖中的产业化应用。