仔猪早期断奶和母猪信息传递

关于仔猪早期断奶和母猪信息传递养猪业的核心生产线基因表达生理调控生长、免疫、繁殖外部投入：营养管理内部投入：

基因型（品种）

养猪的目的：通过猪的“生命活动”将相对廉价的饲料转换为具有更高营养价值和经济价值的猪肉。“生命活动”：基因、环境都经人工改造的、有商业目的的。品种适应环境多种功能整合第2页,共52页，2024年2月25日，星期天仔猪是养猪生产线的关键调控点

仔猪新生和断奶前后死亡率高仔猪的健康和快速生长决定全程生产效率仔猪生长潜力尚未得到充分发挥母乳是断奶前仔猪的主要营养来源母乳不能满足商业化生产的仔猪生长需求第3页,共52页，2024年2月25日，星期天母乳与仔猪生长发育

母猪平均日产奶量：8.2～10.4kg（NRC，1998）在优化日粮赖氨酸和能量供应的条件下，母猪平均日产奶量10-12kg，21天达到高峰（Aherne,2007）

母猪每公斤体重产奶量（0.06kg）高于奶牛（0.05kg）

仍然不能满足仔猪生长需求？第4页,共52页，2024年2月25日，星期天母乳与仔猪生长发育

每kg液态乳大约含200g干物质（55g粗蛋白，50g乳糖，80g脂肪，5.4MJ／kgME)。仔猪每增重1kg大约需要4kg乳。仔猪3周哺乳期内平均日增重250g/d，每头仔猪需1kg乳，平均每窝10头，需10kg，加上仔猪维持能量需要，哺乳10头仔猪的母猪日乳产量至少需13kg。实验条件下人工饲养的仔猪的生长速度比生产条件下显著升高（仔猪生长潜能）。第5页,共52页，2024年2月25日，星期天仔猪生长潜能

最高纪录：10～50日龄仔猪自由采食还原牛奶（20%干物质），30日龄体重达25kg，平均日增重近600g/d（Hodge,1974）。

实验结果：一组仔猪出生后就断奶，饲喂液体代乳料到3周龄，对照组由母猪哺乳到3周龄断奶，两组仔猪断奶后日粮相同。对照组断奶重6.4kg，75日龄37kg；试验组断奶重9.8kg，75日龄46kg（Harrell等，1993）。新生仔猪的生长潜能比母猪喂养条件的仔猪生长速度高75%（Boydetal等，1995）。

母乳是仔猪理想的食物吗？第6页,共52页，2024年2月25日，星期天母乳的营养和生理作用

给仔猪提供营养；富含免疫球蛋白，提供被动免疫；含各种激素和生物活性物质（GH、T3、T4、IGF-1等），传递母畜信号，启动仔畜的各种功能，包括：肠上皮细胞增殖、分化，消化酶和生物活性肽合成与分泌，转运载体和激素受体的表达。有助于仔猪胃肠道的成熟和发育，形成健康的微生物区系。第7页,共52页，2024年2月25日，星期天初乳和常乳初乳：产后24～48h内分泌的乳汁。初乳蛋白质含量大约是常乳的3倍，含大量的免疫球蛋白。仔猪分娩后的数小时内肠道可完整地吸收这些免疫球蛋白。常乳：从初乳转变为常乳是一个逐步的过程，通常在泌乳的第1周完成。常乳固形物和蛋白质的浓度降低，乳糖和脂肪含量增加。同时免疫球蛋白的含量也显著降低。第8页,共52页，2024年2月25日，星期天马永喜、马小红，猪业科学2008年第5期初乳和常乳的蛋白质组成

组成初乳常乳第9页,共52页，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中氨基酸组成（g/100g氨基酸）

氨基酸初乳常乳第10页,共52页，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中维生素含量（mg/100mL）

维生素初乳常乳

常乳中维生素A、D、E、K的含量降低，Vc除外；无法接触阳光的哺乳仔猪可能患维生素D缺乏症。人工光照的全封闭猪舍，建议在教槽料中超量添加维生素D。第11页,共52页，2024年2月25日，星期天初乳和常乳中矿物质含量（mg/100g）

矿物质初乳常乳

常乳中钙的含量是初乳的2倍以上；常乳中钙/磷比大约为1.4；猪的初乳和常乳中都缺铁（自然状态下可以从土壤中获得）。第12页,共52页，2024年2月25日，星期天猪乳中的生物活性物质

猪乳中含有多种肽、激素和酶，促进消化系统的成熟、调节肠道微生物、诱导肠道内激素和肽的分泌；这些生物活性物质包括乳铁(结合)蛋白、溶菌酶、蛋白酶抑制剂、乳过氧化物酶、神经降压肽、铃蟾肽、甲状腺激素、催乳素、胰岛素、表皮生长因子和胰岛素样生长因子，等等；猪乳中还含有免疫活性细胞（巨噬细胞、巨噬粒细胞、淋巴细胞等）。第13页,共52页，2024年2月25日，星期天猪乳对商业化生产仔猪的局限性

泌乳量不足：要想使仔猪完全发挥遗传潜力，母猪在泌乳第21d时需产18kg以上的乳汁（Harrell等，1993）。营养组成缺陷：蛋/能比低（9～10g/MJ），有利于沉积脂肪而不是瘦肉（适应自然条件）。仔猪蛋白质沉积最大而脂肪沉积最小，猪乳的蛋白质水平需要提高约50%（Williams,1995)

。猪乳缺乏铁、铜和维生素D（自然条件下，仔猪可以通过接触土壤和阳光而获得这些营养素），而在商业化生产条件下，仔猪必须在断奶前补铁，断奶后立即添加各种维生素和矿物质。第14页,共52页，2024年2月25日，星期天早期断奶：优势与问题

优势

问题

提高母猪繁殖率提高生长期生产性能控制传染病垂直感染仔猪食欲下降消化功能紊乱生长抑制饲料利用效率低免疫力下降异常行为发生率升高第15页,共52页，2024年2月25日，星期天断奶日龄：12～21/21.5d

（仔猪生长性能）Cwt=100磅=45.5kg第16页,共52页，2024年2月25日，星期天断奶日龄：8～31d

（母猪生产性能）

断奶到发情：4周断奶最快，最短6天就能再次发情；

产仔数和产活仔数：随断奶日龄增加年产仔数：4周断奶最高(Xueetal.,1993)第17页,共52页，2024年2月25日，星期天断奶日龄：8～42d

（母猪生产性能）第18页,共52页，2024年2月25日，星期天间歇性哺乳（intermittentsuckling，IS）

4周哺乳期的后11d，母猪每天与仔猪隔离一段时间（12h间歇）；母猪哺乳期排卵、发情、怀孕；教槽料采食量提高，断奶后采食量和生长率提高；

更加接近自然状态，从而保障母猪和仔猪福利。自然状态下猪的断奶：间歇性哺乳：

分娩前母猪离群筑巢；出生后3～4天，通过嗅觉、听觉和视觉建立母仔联系；

10天后母猪与别的带仔母猪合群

；哺乳频率和次数下降，母猪离开仔猪时间增加；仔猪向母亲学习采食母乳外食物，在12～17周断奶。第19页,共52页，2024年2月25日，星期天教槽料：“妈妈的味道”

母猪妊娠后期饲料中添加茴芹香料（F），出生后半数仔猪由对照组母猪（C）代乳，仔猪25d断奶，饲喂对照和加相同香料的乳猪料，从而分为四组：CC、CF、FC、FF；香料组仔猪断奶后采食量增加，体重增加；腹泻率下降；争斗行为减少；改善仔猪健康和福利。Oostindjer等（2010）PhysiolBehav.99:579-86.第20页,共52页，2024年2月25日，星期天母猪=母乳？母体效应、代谢程序化胎儿程序化（Fetalprogramming）营养程序化（Nutritionalprogramming）代谢程序化（Metabolicprogramming）成年健康和疾病的发育起源（Developmentaloriginsofadulthealthanddisease）子宫内生长受阻（IUGR）第21页,共52页，2024年2月25日，星期天母体效应：代谢程序化遗传（表型先决因素）胚胎发育出生时器官结构与功能内分泌和代谢状况器官结构与功能改变表型环境（表型允许条件）子宫内(内分泌和代谢状况)新生期（营养与环境因素）通过表遗传机制传递第22页,共52页，2024年2月25日，星期天人类代谢综合征的发育起源出生重过高和过低，2型糖尿病发生率均高于正常体重组（P<0.001)(FromDabeleaetal,DiabetesCare22:944,1999)Prevalence(%)第23页,共52页，2024年2月25日，星期天人类代谢综合征的发育起源RateofdiabetesAdjustedforageandsex(%)(fromPettitetalLancet350:166,1997)人工喂养和辅助人工喂养的婴儿糖尿病发生率显著高于单纯母乳喂养的婴儿第24页,共52页，2024年2月25日，星期天二战期间荷兰饥荒1944-1945，18000人死亡饥荒期间孕育的后代：出生重下降，成年后肥胖率增加

（Ravelli,NEnglJMed295:349-53，1976）暴力和反社会行为发生率增加（Neugebauer,Jama282:455-62，1999）葡萄糖不耐受（胰岛素抵抗、糖尿病）增加（deRooij,DiabetesCare29:1897-901，2006）孙代出生重下降（Lumey,AmJEpidemiol146:810-9，1997)第25页,共52页，2024年2月25日，星期天母亲肥胖、糖尿病母体营养不良,应激,抽烟葡萄糖养分,pO2胎盘结构/生理功能改变InsulinIGF-1LeptinInsulinIGF-1Leptin生长过度胎儿生长受阻胎儿肥胖、糖尿病风险皮质醇第26页,共52页，2024年2月25日，星期天母体编码后代免疫、应激和行为模式第27页,共52页，2024年2月25日，星期天下丘脑-垂体-肾上腺轴（猪75胎龄时发育）调节代谢、生长速度、胴体组成和肉质调节应激和免疫调节行为模式第28页,共52页，2024年2月25日，星期天胎盘的保护作用：皮质醇的失活第29页,共52页，2024年2月25日，星期天有其母（养母）必有其女：大鼠“好妈妈”、“坏妈妈”，新生仔鼠代养，分为四组；无论什么遗传背景，好妈妈哺育的雌性后代也成为好妈妈；伴随HPA轴功能的改变；伴随表遗传修饰的变化；这种后天获得的表型可以遗传第30页,共52页，2024年2月25日，星期天表观遗传学简介DNA遗传密码（ATCG）足以编码复杂的生命现象吗？为什么DNA结构完全相同的人和鼠表型不同？后天获得的性状能遗传吗？第31页,共52页，2024年2月25日，星期天/RC/VL/GG/chromosome.html染色体第32页,共52页，2024年2月25日，星期天染色质与核小体第33页,共52页，2024年2月25日，星期天DNAentersthenucleosomeviainteractionwiththe(H2A+H2B)dimer,windstwicearoundthetwo(H3+H4)dimersformingthecenterofthecoreandthenexitsthenucleosomeviainteractionwiththeother(H2A+H2B)dimerasshowninthenextslide….http://tru.ca/schs/biol/facpgs/nelson/courses/bio335/notes/a335nastructure/nastruct6.html组成:1四聚体(H3-H4)22二聚体(H2a-H2b)146basepairsDNA核小体和组蛋白第34页,共52页，2024年2月25日，星期天NucleosomeStructurewithouttheDNALuger,etal.,Nature389,251-60(1997)blue:H3;green:H4;yellow:H2A;red:H2B组蛋白游离的氨基末端是表遗传修饰的靶点第35页,共52页，2024年2月25日，星期天5’5’3’3’

基因表达的表遗传调控核小体重塑DNA甲基化组蛋白修饰基于RNA的调节机制第36页,共52页，2024年2月25日，星期天DNA上核小体的重新配置

核小体重塑第37页,共52页，2024年2月25日，星期天Originalobservationsofmethylcytosine:Plants&Animals:Wyatt,Nature166237-8(1950)Bacteria&Phage:DunnandSmith,Nature175336-7(1955)5’5’3’3’CH3|CH3|CH3|CH3|CH3|CGCGCGCGCGCGCGCGCGCGCH3|CH3|CH3|CH3|CH3|CytosineCytosine5-MethylcytosineDNMT1-“maintenance”methytransferase(methylatestheunmethylatedstrandofhemimethylatedDNA)

DNA甲基化第38页,共52页，2024年2月25日，星期天Originalidentificationofhistonemethylationandacetylation:Allfrey,ProcNatlAcadSciUSA51:786-94(1964)H3K27me3=3methylsonlysine27ofH3Methylation–mono,di,trimethylationpossible

组蛋白修饰第39页,共52页，2024年2月25日，星期天GeneactivationcorrelatedwithH3-K9acetylation

GenesilencingassociatedwithH3-K9methylation

组蛋白修饰与转录活性的关系第40页,共52页，2024年2月25日，星期天H2A~16states

H2B~64states

H3~900states

H4~120states每个核小体有2x4个组蛋白，每个核小体所含的信息量：

162x642x9002x1202=1.2x1016每个哺乳动物细胞有~107

核小体“Code”or“Language”?

组蛋白密码复杂性的计算第41页,共52页，2024年2月25日，星期天转录后基因沉默(PTGS)miRNAs(~22-ntlong).siRNAs=smallinterferingRNAs(21-23ntlong)piRNA=Piwi-interactingRNA(26-31ntlong)转录水平基因沉默(TGS)SamesiRNAsinduceDNAmethylation,histonemethylation,nucleosomeremodeling.

不同的表遗传机制交互作用，产生各种表现型，对环境产生反应，并将获得的性状传递给下一代。在一定的条件下，这种表遗传导致的性状可以被逆转。

基于RNA的调节机制第42页,共52页，2024年2月25日，星期天具有转录活性的DNA（上）不具有转录活性紧密的染色质（下）。Transcriptionallyactivechromatinisassociatedwithacetylatedhistones,whereasinactivechromatinhasmethylatedDNAandde-acetylatedhistones,aswellasotherhistonemodificationsthatarenotshown.基因表达表遗传调节：第43页,共52页，2024年2月25日，星期天猪的个性（翻背试验）第44页,共52页，2024年2月25日，星期天猪的个性（迷宫试验）第45页,共52页，2024年2月25日，星期天中国二花脸和梅山猪体型小，生长慢性成熟早，产仔数多体脂含量高瘦肉率低肌内脂肪含量高性情温和，母性好第46页,共52页，2024年2月25日，星期天比利时皮特兰猪

体型大，生长快瘦肉率高应激综合征和PSE肉发生率高性情暴躁母性较差第47页,共52页，2024年2月25日，星期天猪的品种特性与表遗传品种3-days10-days17-days二花脸3.36±0.22Aa1.98±0.19Ab1.76±0.24Ab