补充性生糖前体来源对青年放牧母牛繁殖性能的影响

《Frontiers in Animal Science》：Glucogenic precursor source impacts reproductive performance in young range cows

　　

专业摘要翻译 本研究的目的是确定提高日粮补充性生糖潜力（glucogenic potential，GP）对放牧于天然草原的三月产犊青年母牛繁殖性能、产奶量和犊牛生产性能的影响。在一项为期3年的研究中，253头产后放牧母牛（2岁和3岁）被随机分配到四种补充处理之一：1）910 g/d干酒糟及其可溶物（dried distillers grains with solubles，DDGS），估计GP为67 g；2）908 g/d DDGS加40 g/d丙酸盐（NutroCal 100，Kemin Animal Nutrition and Health），估计GP为97 g（PS）；3）800 g/d DDGS加136 g/d猪血粉（porcine blood meal），估计GP为97 g（BM1）；4）691 g/d DDGS加265 g/d猪血粉，估计GP为126 g（BM2）。各处理旨在通过增加过瘤胃蛋白（rumen undegradable protein，RUP）水平或直接瘤胃丙酸盐来源提供递增水平的GP。补充料平均个体饲喂98 d。产后补充策略在整个研究期间未影响（P ≥ 0.66）母牛体重（body weight，BW）。此外，体况评分（body condition score，BCS）也未受产后补充策略影响（P ≥ 0.31）。犊牛出生重和配种前体重不受母牛产后补充策略影响（P ≥ 0.66）。断奶犊牛体重表现出处理×母牛年龄的交互作用（P < 0.01）。同样，产奶量也表现出处理×母牛年龄的交互作用（P < 0.01）。乳成分（乳蛋白、乳脂、乳糖、非脂固形物）不受产后补充策略影响（P ≥ 0.21）。然而，乳尿素氮（milk urea nitrogen，MUN）有受日粮生糖潜力影响的趋势（P = 0.09）。PS组母牛妊娠率最高（P = 0.05），其他产后补充组之间无差异（P ≥ 0.75）。本研究结果表明，瘤胃后葡萄糖潜力的来源（生糖氨基酸 vs 丙酸盐）对繁殖性能和母牛-犊牛生产性能的影响大于通过增加过瘤胃蛋白所提供的总生糖潜力的影响。

论文解读

一、研究背景与目的

营养管理是影响母牛-犊牛经营生产力和盈利能力的最重要因素之一。对于采食休眠期天然草原牧草的肉牛，蛋白质通常是第一限制性营养素，因此蛋白质补充是常见的生产管理措施。然而，补充蛋白质的来源和类型会影响采食低质牧草母牛的代谢和激素反应。已有研究表明，增加过瘤胃蛋白（rumen undegradable protein，RUP）比例可在营养缺乏期间将组织动员转向脂肪储备而非肌肉蛋白，且较高的RUP补充改善了采食低质天然草原牧草母牛的繁殖性能。

尽管增加代谢蛋白供给可以改善动物生产性能，但证据表明仅满足蛋白质需要可能并不足够。Kempton等（1978）提出，一旦瘤胃后蛋白质需要得到满足，采食低质牧草的牲畜可能还需要额外的葡萄糖或生糖营养素以最大化营养素利用。这一概念尤为重要，因为放牧肉牛体系的繁殖性能常受营养素需要与牧草质量不匹配的限制。

低质休眠牧草通常导致瘤胃发酵特征表现为乙酸产量增加和乙酸:丙酸（A:P）比值升高。由于丙酸盐是反刍动物主要的糖异生前体，丙酸盐供给受限可能限制肝脏葡萄糖生成，并在营养素需求增加期间影响营养素分配。在青年母牛中，较高的A:P比值与能量代谢改变和繁殖性能降低相关。增加瘤胃后丙酸盐供给还可增加生长羔羊的乙酸和脂肪酸摄取，表明生糖底物可利用性的变化可能影响能量底物的利用和分配。

在早期泌乳期，采食低质天然草原牧草的放牧肉牛可能经历营养素供给与需求之间的显著失衡，导致动员瘦组织和脂肪组织储备以支持泌乳和繁殖功能。增加RUP供给已被证明可通过增加代谢氨基酸的可利用性、减少对内源体蛋白的依赖来改变组织动员模式，从而可能更有利于脂肪组织的利用。此前研究还表明，增加日粮生糖潜力可改变营养素分配，将营养素从产奶转向繁殖过程。与此一致，将增加RUP与丙酸盐提供的额外生糖前体相结合的产后补充策略缩短了发情间隔并提高了采食低质牧草的青年肉牛的妊娠率。

然而，特定生糖底物和RUP来源营养素对这些反应的相对贡献仍不清楚。这一区分尤为重要，因为增加丙酸盐供给和增加RUP供给可能通过不同代谢途径提供生糖底物，不一定引发等效的生理反应。因此，本研究的目的是确定从不同来源增加日粮补充性生糖潜力（glucogenic potential，GP）对放牧于天然草原的三月产犊青年母牛繁殖性能、产奶量和犊牛生产性能的影响。

二、研究设计与主要技术方法

本研究在内布拉斯加大学Gudmundsen Sandhills实验室进行，为期3年，使用三月产犊牛群中的2岁和3岁母牛。母牛（n = 253）为红安格斯/西门塔尔杂交群体，产犊时按体重和年龄分层，随机分配到4种补充处理之一：1）910 g/d干酒糟及其可溶物（DDGS）；2）908 g/d DDGS加40 g/d丙酸盐（NutroCal 100，Kemin Industries；PS）；3）800 g/d DDGS加136 g/d猪血粉（BM1）；4）691 g/d DDGS加265 g/d猪血粉（BM2）。各处理旨在通过RUP或丙酸盐提供递增的GP，总GP分别为67、97、97和127 g/d。母牛通过Super SmartFeed（C-Lock Inc.）每日个体补充，平均补充98 d。母牛体重（BW）和体况评分（BCS，1=极度消瘦，9=肥胖）在产前、产犊、配种前、配种结束和断奶时记录。母牛每年6月开始与可育公牛接触45 d的配种季节，10月通过经直肠超声检查确定妊娠。犊牛体重在出生后24 h内、配种前和断奶时测定，断奶体重调整为205日龄恒定体重。约产后60 d，采用改良称重-吮吸-称重法配合挤奶机（Porta-Milker，Coburn Company Inc.）对部分母牛（n = 96）测定产奶量，挤奶前10 min肌注1 mL催产素促进排乳，采集乳样分析乳蛋白、乳脂、乳糖、非脂固形物和尿素氮。另构建假设性部分预算模型，比较四种100头母牛群在2年部分预算中的补充策略经济边际回报。数据采用完全随机试验设计，使用SAS的MIXED程序分析，母牛为试验单元，补充处理、年份和母牛年龄为固定效应；二项数据使用PROC GLIMMIX分析。

三、研究结果

母牛体重和体况评分

母牛体重在整个研究期间不受产后补充策略影响（P ≥ 0.66）。然而，从产犊到配种的母牛体重变化有受产后补充策略影响的趋势（P = 0.10），BM1和BM2组母牛体重损失显著低于DDGS组（P ≤ 0.04），PS组与BM1、BM2组无差异（P ≥ 0.27），与DDGS组也无显著差异（P = 0.17）。研究其余阶段母牛体重变化无差异（P ≥ 0.40）。母牛体况评分在整个研究期间不受产后补充策略影响（P ≥ 0.31）。

犊牛体重

犊牛出生重和配种前体重不受母牛产后补充策略影响（P ≥ 0.66）。但断奶犊牛体重出现产后补充×母牛年龄交互作用（P = 0.04）。2岁母牛的犊牛断奶体重不受母牛产后补充策略影响（P ≥ 0.14）；而3岁母牛中，PS组断奶犊牛体重显著大于DDGS和BM1组（P < 0.001），与BM2组无显著差异。DDGS、BM1和BM2组之间的犊牛断奶体重无差异（P ≥ 0.11）。此外，接受DDGS、BM1或BM2的母牛，犊牛断奶体重不受母牛年龄影响（P ≥ 0.14）；但3岁PS母牛的断奶犊牛体重显著大于2岁PS母牛（P < 0.001）。

产奶量和乳成分

24 h产奶量表现出产后补充×母牛年龄交互作用（P = 0.02）。2岁母牛的产奶量不受产后补充策略影响（P ≥ 0.15）；但3岁母牛中，PS组产奶量显著高于DDGS、BM1和BM2组（P ≤ 0.05）。3岁母牛中DDGS、BM1和BM2组的产奶量无差异（P ≥ 0.18）。乳成分（乳蛋白、乳脂、乳糖、非脂固形物）不受产后补充策略影响（P ≥ 0.21）。乳尿素氮（MUN）有受产后补充影响的趋势（P = 0.09），PS组MUN显著低于DDGS和BM2组（P ≥ 0.05），DDGS、BM1和BM2组之间MUN浓度相似（P ≥ 0.15）。

繁殖性能

总妊娠率受产后补充策略影响（P = 0.05）。PS组母牛妊娠率显著高于其他组（P ≤ 0.04），DDGS、BM1和BM2组之间妊娠率无差异（P ≥ 0.56）。PS组妊娠率为91%，DDGS、BM1和BM2组分别为75%、75%和80%。

经济效益分析

四种补充策略的补充期总饲料成本分别为DDGS 20.58美元/头、PS 24.50美元/头、BM1 35.97美元/头和BM2 45.67美元/头。第1年，PS组净收入较DDGS增加1.67%，BM1和BM2组分别下降2.45%和1.62%。第2年，PS组净收入较DDGS组增加24.30%，BM1组下降2.39%，BM2组增加5.23%。

四、讨论与结论

讨论部分总结

本研究结果表明，增加RUP供给或增加总GP并未改善母牛体重、体况评分或繁殖性能。然而，提供直接丙酸盐来源（PS处理）显著提高了妊娠率，并在3岁母牛中增加了产奶量和断奶犊牛体重。这提示生糖底物的来源比总GP数量更为重要。PS组较低的MUN浓度表明丙酸盐的添加改善了蛋白质利用效率和日粮蛋白的代谢效率，代谢蛋白可因瘤胃后葡萄糖供给的添加而免于脱氨基作用。葡萄糖是肉牛繁殖所需的关键代谢底物，是中枢神经系统的主要代谢燃料，可利用葡萄糖不足会降低下丘脑GnRH的释放。早期泌乳期放牧肉牛常出现胰岛素抵抗，可能降低葡萄糖进入下丘脑细胞的能力。增加RUP供给（DDGS、BM1或BM2）未提高繁殖性能，而RUP与丙酸盐形式的额外生糖前体结合确实改善了青年放牧母牛的繁殖性能。

研究结论翻译

增加过瘤胃蛋白供给或增加生糖潜力在整个研究期间未影响青年泌乳放牧母牛的体重或体况评分。然而，断奶犊牛体重和24 h产奶量观察到产后补充×母牛年龄的交互作用。在3岁母牛中，丙酸盐补充提高了产奶量和断奶犊牛体重，而2岁母牛中未见此反应。乳成分基本不受补充策略影响，但接受丙酸盐的母牛乳尿素氮浓度有降低趋势，表明氮利用效率改善。最重要的是，丙酸盐补充提高了繁殖性能。相比之下，增加代谢蛋白供给或过瘤胃蛋白供给未改善繁殖性能。因此，本研究结果提示，增加生糖潜力的生物学反应不仅取决于所估计的生糖底物数量，还取决于该底物提供的代谢途径。在本研究条件下，提供直接丙酸盐来源比通过额外RUP增加估计生糖潜力产生了更大的繁殖反应。这些结果支持瘤胃后生糖底物——特别是提供直接葡萄糖前体的来源——的可利用性可能比单独增加代谢蛋白或生糖氨基酸供给对繁殖功能更为重要。因此，为青年放牧肉牛制定补充方案时，应考虑充足的代谢蛋白供给和直接的瘤胃后生糖来源以支持繁殖性能。可能需要进一步研究以阐明RUP和丙酸盐补充对繁殖反应的潜在机制。