轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)蛋雞生理特性及DNA重組表達(dá)的影響

趙丹紅，于子舒

（吉林師范大學(xué)，吉林長(zhǎng)春 130012）

磷是蛋雞能量代謝和產(chǎn)蛋必需的礦物質(zhì)。但在植物飼料中，60% ～80% 的磷是以植酸的形式存在，如果不補(bǔ)充植酸酶，單胃動(dòng)物不能直接利用。單胃動(dòng)物缺乏磷以及由此導(dǎo)致的缺磷是全球動(dòng)物生產(chǎn)的主要制約因素之一。已有充分的研究證明，外源性微生物植酸酶可以有效提高缺磷日糧中植酸磷的消化率（宮宇等，2018）。但高昂的生產(chǎn)成本是微生物植酸酶在非反芻動(dòng)物飼料中應(yīng)用的障礙之一。降低商業(yè)農(nóng)場(chǎng)的飼料成本一直是家禽業(yè)關(guān)注的問題。隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，Chen等（2008）報(bào)道了一種在玉米胚乳中表達(dá)的黑曲霉源性植酸酶。植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米將使動(dòng)物飼料生產(chǎn)商避免分別購(gòu)買植酸酶和玉米，并消除將這兩種成分混合在一起的需要。人們希望植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米可以成為一種飼料及一種微生物植酸酶的替代物，使蛋雞能消化更多的植酸磷。植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米除了具有較高的植酸酶活性、脂肪含量和非植酸磷含量外，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與正常玉米相似（Gao 等，2012）。因此，本研究旨在評(píng)估以普通玉米或植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米為基礎(chǔ)的日糧對(duì)蛋雞組織器官相對(duì)重量、血清生化指標(biāo)、養(yǎng)分表觀消化率及相關(guān)基因DNA 重組的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)日糧與動(dòng)物分組試驗(yàn)選擇160 只48周齡、平均產(chǎn)蛋率為76% 的海蘭褐殼蛋雞，隨機(jī)分為2 組，每組5 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)16 只。對(duì)照組日糧中使用625 g/kg 正常玉米，處理組日糧中使用625 g/kg 植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米，對(duì)照組與處理組日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。蛋雞在一個(gè)完全封閉的、機(jī)械通風(fēng)的圈舍里飼養(yǎng)，每天光照時(shí)間為16 h，室溫維持在（25±2）℃，飼養(yǎng)試驗(yàn)共進(jìn)行16 周。

1.2 樣品收集與分析在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，從每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選擇3 只體重接近的蛋雞進(jìn)行翅下靜脈采血，4℃下3000 r/min 速度離心10 min，分離血清，-20℃保存。血清生化指標(biāo)用相關(guān)商品試劑盒測(cè)定。之后將蛋雞頸椎脫臼處死，分離肝臟、心臟、脾臟、腎臟、肺、胸肌、腿肌、卵巢、輸卵管。樣品稱重后，以其與活體雞重的比值表示為相對(duì)重量。在試驗(yàn)第15 周時(shí)，在日糧中添加0.03%的二氧化鈦?zhàn)鳛橛?jì)算營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的不可消化標(biāo)記物。經(jīng)過一周的適應(yīng)期后，每組選擇6 只體重接近的蛋雞進(jìn)行屠宰，立即取出消化道，收集回腸內(nèi)容物，在-20℃冷凍，然后進(jìn)行冷凍干燥。干燥的回腸內(nèi)容物用研缽研碎，然后過0.5 mm 的篩，儲(chǔ)存在-4℃，用于分析總能、干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣和磷含量。

1.3 DNA重組從Invitrogen 公司獲得3 對(duì)玉米特異性轉(zhuǎn)化酶基因、家禽特異性卵清蛋白基因和外源基因（phyA2）引物。DNA 提取、引物序列和PCR 參考Ma 等（2013）的方法進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)重復(fù)作為1 個(gè)試驗(yàn)單元。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 單因素方差分析，結(jié)果用“平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示，P ＜0.05 表示差異顯著。

表1 對(duì)照組和處理組日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)組織器官相對(duì)重量及養(yǎng)分表觀消化率的影響由表2 可知，轉(zhuǎn)基因玉米組心臟、脾臟、肺和腎臟相對(duì)重量在數(shù)值上高于對(duì)照組，而對(duì)照組肝臟相對(duì)重量在數(shù)值上高于處理組，但均無顯著差異（P ＞0.05）。對(duì)照組與處理組對(duì)總能、干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和鈣表觀消化率的影響無顯著差異（P ＞0.05），但轉(zhuǎn)基因玉米日糧組磷表觀消化率較正常玉米日糧組顯著提高22.39%（P ＜0.05）。

表2 不同日糧處理對(duì)蛋雞組織器官相對(duì)重量及養(yǎng)分表觀消化率的影響

2.2 對(duì)血清生化指標(biāo)的影響由表3 可知，對(duì)照組與處理組對(duì)血清總蛋白、白蛋白、球蛋白、葡萄糖、肌酸酐、尿素氮、膽固醇、甘油三酯、尿素和鈣濃度均無顯著影響（P ＞0.05），同時(shí)血清谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶、谷氨酰轉(zhuǎn)移酶和乳酸脫氫酶活性也無顯著差異（P ＞0.05）。

表3 不同日糧處理對(duì)蛋雞血清生化指標(biāo)的影響

2.3 對(duì)基因DNA重組表達(dá)的影響由表4 可知，正常玉米、轉(zhuǎn)基因玉米、正常玉米日糧及轉(zhuǎn)基因玉米日糧中玉米特異性轉(zhuǎn)化酶基因DNA 重組表達(dá)都達(dá)到100%，但均無家禽特異性卵清蛋白基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因玉米日糧中phyA2 基因DNA 重組表達(dá)為100。對(duì)照組和處理組胸肌、腿肌、卵巢、輸卵管和雞蛋中家禽特異性卵清蛋白基因DNA 重組表達(dá)為100，而玉米特異性轉(zhuǎn)化酶和phyA2 基因DNA 重組表達(dá)為0。

表4 幾種基因DNA 重組表達(dá)情況

3 討論

在過去的幾十年里，生物技術(shù)被廣泛用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因作物，其輸入特性包括抗蟲、抗除草劑和改善營(yíng)養(yǎng)。越來越多的人將轉(zhuǎn)基因作物用作生產(chǎn)肉類、蛋類和牛奶的動(dòng)物的飼料，這引起了公眾的關(guān)注。用于消費(fèi)者消費(fèi)的轉(zhuǎn)基因植物可能與從轉(zhuǎn)基因植物中提取的重組DNA 轉(zhuǎn)移到人類食用的畜禽產(chǎn)品中一樣，對(duì)健康構(gòu)成感知風(fēng)險(xiǎn)（Ma 等，2013）。Gao 等（2012）報(bào)道，除了植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米中含有較高水平的植酸酶和脂肪外，其他營(yíng)養(yǎng)成分與普通玉米相似。Ma 等（2013）報(bào)道了普通玉米與轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能、組織器官相對(duì)重量無顯著影響。本研究也發(fā)現(xiàn)，兩種玉米日糧對(duì)蛋雞組織器官重量和血清生化指標(biāo)無顯著影響，這表明與基于普通玉米日糧相比，以植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米為基礎(chǔ)的日糧對(duì)血清生化參數(shù)和器官重量無負(fù)面影響。

養(yǎng)分表觀消化試驗(yàn)結(jié)果表明，植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米日糧對(duì)蛋雞的干物質(zhì)、能量、粗蛋白質(zhì)和鈣消化率無不良影響，這與Aeschbacher 等（2005）發(fā)表的研究結(jié)果一致。但植物植酸酶的補(bǔ)充對(duì)磷消化率具有顯著影響，其中轉(zhuǎn)基因玉米日糧組磷表觀消化率較正常玉米日糧組顯著提高22.39%。Nyannor 和Adeola（2008）也發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)果，他們證明在肉雞日糧中使用植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米對(duì)磷消化的有效性。

轉(zhuǎn)基因phyA2 片段的PCR 僅對(duì)植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米日糧樣品顯示強(qiáng)烈的陽性信號(hào)，而對(duì)普通玉米樣品沒有陽性信號(hào)。在非轉(zhuǎn)基因組和轉(zhuǎn)基因組的胸肌、腿肌、卵巢、輸卵管和雞蛋等組織樣本中未檢測(cè)到轉(zhuǎn)基因或玉米特異性DNA。這可能表明沒有玉米內(nèi)源基因或轉(zhuǎn)基因片段被轉(zhuǎn)移到蛋雞組織中。這些遺傳物質(zhì)可能被過度降解，使蛋雞的肌肉和生殖器官無法擴(kuò)增。Ma 等（2013）的研究也報(bào)道了以植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米為基礎(chǔ)日糧的蛋雞，在血液和蛋中均未檢測(cè)到任何phyA2 轉(zhuǎn)基因片段。

4 結(jié)論

綜上所述，蛋雞飼喂含有植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米的日糧對(duì)組織器官相對(duì)重量和血清生化指標(biāo)無負(fù)面影響。在肌肉組織和生殖器官中未檢測(cè)到重組的phyA2 基因。本研究的消化率數(shù)據(jù)表明，植酸酶轉(zhuǎn)基因玉米日糧組可以提高磷表觀消化率，最大限度地減少日糧中磷的添加水平。