巴西半干旱地区本地绵羊遗传群热应激适应：生理反应与显热/潜热交换比较

《Small Ruminant Research》：Adaptation to Heat Stress in Native Sheep Breeds in Semi-Arid Regions of Brazil: Genetic and Environmental Interactions

　　

本研究显示，在半干旱条件下，本地绵羊遗传群之间的生理反应和热交换存在差异。对来自4个遗传群（Cariri、Morada Nova、Barriga Negra和Cara Curta）的40只雌性羊进行了为期30天的监测。观察到组间存在显著差异：Cariri表现出较高的直肠温度（rectal temperature, RT）（39.6 °C）、呼吸频率（respiratory rate, RR）（65.7 breaths/min）和总热交换（total heat exchange）（275 W/m²），表明其维持热平衡需要更大的生理努力。Morada Nova表现出较低的呼吸频率（49.6 breaths/min）和更有效的散热（206 W/m²），反映其较好的体温调节稳定性。Barriga Negra和Cara Curta表现出中等的热生理反应，具有适中的呼吸活动和平衡的热交换。散热主要以潜热机制（latent mechanisms）发生，其中皮肤蒸发（cutaneous evaporation）在Cariri和Morada Nova中分别占总热交换的48.6%和42.9%。这些发现强化了本地品种的适应性价值，并提示未来研究应探索管理策略（如遮阴、遗传选择），以优化半干旱生产系统中的动物福利和生产力。

巴西半干旱地区本地绵羊热应激适应：遗传与环境相互作用的论文解读

研究背景：气候变化导致全球平均温度上升，半干旱地区近几十年年均升温约0.25 °C，热应激事件加剧。小型反刍动物采食量下降、饮水量增加，并因激活体温调节机制而增加能量消耗。热应激将能量从生长、繁殖和产奶转向维持恒温，呼吸频率和体温升高增加能耗并降低生产性能；还可引起免疫代谢改变，负向调节免疫功能、扰乱内分泌平衡并损害稳态。绵羊热舒适区（thermal comfort zone, TCZ）通常为20–26 °C、相对湿度50–70%，但该值较为泛化，可能不能反映品种或遗传群差异，因此需要比较适应半干旱环境的本地遗传资源。巴西半干旱本地绵羊的耐粗饲来自长期自然选择和遗传适应，具有体型小、短毛和有利于散热的形态特征。然而，同时表征本地绵羊品种/遗传群田间生理反应和热交换机制的研究相对较少。本研究的贡献在于比较表征半干旱条件下本地绵羊遗传群的热生理反应及显热和潜热交换。研究假设：由于遗传背景、形态特征和适应历史不同，所评估遗传群的热生理反应存在差异。研究目的：评估Cariri和Morada Nova以及Cara Curta和Barriga Negra遗传群的生理参数和热交换机制，以增进对其在半干旱环境条件下适应能力的理解。

关键技术方法：研究在巴西帕拉伊巴州S?o Jo?o do Cariri实验站雨季进行，平均气温约27.8 °C、相对湿度67.5%，以评估蒸发散热受限下的热应激。样本为40只雌性羊，4个遗传群（Cariri、Morada Nova、Barriga Negra、Cara Curta）各10只，初始体重35±2.5 kg，标准日粮、自由饮水。关键技术方法包括：监测气温、相对湿度、风速和黑球温度（black globe temperature, BGT）等环境变量；每周3次、每日09:00和15:00记录直肠温度（RT）、呼吸频率（RR）和体表温度（surface temperature, ST）；用公式估算显热交换（sensible heat exchange；对流和辐射）和潜热交换（latent heat exchange；呼吸蒸发和皮肤蒸发）；采用单因素方差分析（analysis of variance, ANOVA）、Tukey检验，并计算效应量（Cohen’s d）和95%置信区间（confidence interval, CI）。

3. Results

生理变量：通过对4个遗传群40只雌羊重复测量RT、RR、ST等，发现RT（P=0.0002）、RR（P=0.0225）、头温（P=0.0252）和尻温（P=0.0235）在遗传群间差异显著。Cariri的RT最高（39.47 °C），约比其他组高1.3%；RR在Cariri最高（65.72 breaths min^?1），Cara Curta为63.50 breaths min^?1，Morada Nova较低（49.58 breaths min^?1）；Cariri较Morada Nova高约32.5%，Cara Curta高约28.7%。Cariri与Morada Nova的RR效应量为大（Cohen’s d=0.85，95% CI 0.42–1.28）。心率、ST和肢温无显著差异。

热交换：通过估算显热和潜热交换，发现Cariri的辐射热交换最高，约比Morada Nova高21%、比Cara Curta高20%；对流也较高，总显热损失更高。潜热是所有遗传群的主要散热途径。Cariri潜热占总热交换64.1%（皮肤蒸发48.6%，呼吸蒸发15.5%），Morada Nova占59.5%（皮肤蒸发42.9%，呼吸蒸发16.6%），Barriga Negra占56.7%，Cara Curta占59.4%。Cariri总热交换为275 W/m²，Morada Nova为206 W/m²，两组差异效应量大（Cohen’s d=0.78，95% CI 0.35–1.21）。环境平均气温27.8 °C、相对湿度67.5%，有利于蒸发散热；高相对湿度可能降低蒸发效率，增加呼吸散热需求，而显热交换占总热损失比例较低。方差分析确认遗传群对RT、RR和热交换变量有显著影响；Tukey检验显示Cariri与Morada Nova在RT和RR上显著不同，Barriga Negra和Cara Curta总体呈中间反应。

4. Discussion

结合半干旱田间条件下的生理和热交换数据，可比单独使用任一方法更全面地表征体温调节反应。本研究表明，本地绵羊遗传群在热生理反应上存在差异。Cariri的RT、RR和总热交换较高，表明其维持热平衡需要更大生理努力；Morada Nova的RR较低且散热模式平衡，支持其在半干旱条件下具有平衡的生理反应，但关于适应性的更广泛结论仍需进一步验证。Cara Curta和Barriga Negra呈中间热生理反应，提示体形、代谢活动、皮肤血管化及其他品种相关特征可能影响散热效率。相关研究报道，体形、皮肤特性和与遗传背景相关的生理调整共同影响绵羊热交换，说明不同遗传群热调节适应的复杂性。除生理反应外，分子和遗传机制也可能参与热适应，涉及能量代谢和免疫功能相关基因的调节；生理、生化和分子反应在热应激期间存在整合。热应激可改变酸碱平衡、增加氧化应激、改变内分泌反应，并可能影响免疫功能和生产力。本研究未评估生产性状，因此关于生产适用性的结论仍为假设。本研究中潜热散热占主导与既有报道一致，Morada Nova依赖皮肤蒸发维持热平衡，山羊在高温环境中也以皮肤蒸发为主要散热机制。局限包括：每组动物数相对较少；遗传群身份与毛色混杂，不能确定差异是独立归因于色素还是其他品种特异性遗传和表型特征；未评估生长、繁殖或产奶等生产性能；研究仅在单一地点、季节和环境条件下进行，外推受限；热交换变量通过既有公式计算而非直接测量，存在模型假设和参数不确定性。未来需更大样本、重复测量统计方法、直接热交换测量以及生产或分子指标，以阐明本地绵羊热适应机制。

5. Conclusions

研究结论部分翻译：该研究表明，在半干旱条件下，绵羊遗传群在生理反应和热交换方面存在显著差异。这些发现突出了体温调节能力的遗传变异性，但关于生产适用性或适应优越性的更广泛结论需要进一步验证。应将观察到的差异解释为遗传背景、形态特征和环境条件共同影响的结果，而不是毛色独立效应的结果。未来需要使用重复测量统计方法并纳入生产性能和分子指标的研究，以阐明遗传背景对本地绵羊热适应的相对贡献。