不同光照條件對后備母豬生長性能、初情啟動和血清激素指標的影響

彭繼勇 王 坤 卓 勇 李 健 林 燕 徐盛玉 車煉強 馮 斌 吳 德 方正鋒

(四川農業大學動物營養研究所，教育部動物抗病營養重點實驗室，成都 611130)

隨著現代養豬業規模化的發展，環境因素對后備母豬繁殖性能的影響也越來越受到重視。影響母豬生長和繁殖的環境因素主要有光照、溫濕度和有害氣體等，而光照對養豬生產的影響主要集中在母豬的后備和配懷階段。養豬生產中的光照環境主要由光照周期和光照強度組成。光照周期是指每日的光照時長和黑暗時長的更替，通常表示為1 d內的光照時長或光照與黑暗時長之比。光照周期對后備母豬的繁殖具有重要的影響，研究表明，與自然光照條件相比，適當延長光照時間至16 h有利于提前后備母豬的初情日齡[1]。此外，延長光照時間還有利于增大卵泡體積[2-3]，對促進母豬子宮和卵巢等生殖器官的生長發育具有十分重要的作用[4]。而光照強度作為豬舍光照條件的重要參數之一，對后備母豬的繁殖同樣具有重要的影響。研究表明，在相同的光照周期條件下，提供較高的光照強度(433 lx)可促進后備母豬發情持續時間的增加[5]。Diekman等[6]的研究發現，適當提高圈舍光照強度可提高母豬發情率。目前有關后備母豬適宜光照條件的研究報道仍較少，各地所推薦后備母豬舍的光照條件參數尚不統一，且沒有較具說服力的研究結論。因此，本試驗旨在研究不同光照周期和光照強度對后備母豬生長性能、初情啟動和血清激素指標的影響，為規模化企業在生產中改善光照環境，促進后備母豬情期啟動及生產效率提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

試驗選用體況優良、血緣相近、(140±3)日齡、體重(66±7)kg、健康的新加系二元雜交后備母豬，共72頭。

1.2 試驗設計

試驗采用單因素試驗設計，分別對光照周期和光照強度2種因素進行分析。試驗共分為3個組，每個組12個重復，每個重復2頭豬。試驗Ⅰ組：10 h光照、14 h黑暗(10L∶14D)，光照強度為100 lx；試驗Ⅱ組：16 h光照、8 h黑暗(16L∶8D)，光照強度為100 lx；試驗Ⅲ組：16 h光照、8 h黑暗(16L∶8D)，光照強度為50 lx。即光照周期分別為長光照周期(16L∶8D)和短光照周期(10L∶14D)2個水平，光照強度分別為100和50 lx 2個水平。

1.3 試驗飼糧

試驗飼糧根據后備母豬體重分為60～80 kg和81～135 kg 2個階段飼喂，飼糧配方均按照NRC(2012)豬營養需要進行配制，試驗飼糧組成及營養水平見表1。

表1 試驗飼糧組成及營養水平(風干基礎)

1.4 飼養管理

試驗場地選在成都市蒲江縣大興鎮偉博豬場進行，圈舍經過改造，各單元加裝通風但不通光的隔板，豬舍在使用前進行徹底消毒。預試期10 d，正試期78 d。母豬稱重后進入試驗，母豬飼養在具有半漏縫地板的后備舍，欄舍面積為3.5 m×2.3 m。每天飼喂2次，飼喂時間為08:30和16:30。每次飼喂前嚴格稱取飼料重量，試驗期間保持飼喂環境的清潔衛生，保持良好的通風和充足的飲水。5月齡后，每天放公豬誘情2次，上午、下午各1次。免疫保健程序和日常管理按照標準化豬場飼養管理程序進行。試驗期間通過自動化環控系統嚴格控制圈舍溫度(14～21 ℃)，每天記錄圈舍的溫濕度，觀察并詳細記錄母豬每天的健康情況及治療措施。

1.5 樣品采集

試驗所使用的采血管為普通真空離心管，每次采集血液10 mL。于各重復中選取1頭體重相近、無疾病的后備母豬，分別于140、170和200日齡時，空腹12 h，前腔靜脈采血。血液采集后，于室溫下靜置30 min，3 500 r/min離心15 min后制備血清樣品，并分裝到EP管中，血清樣品均于-20 ℃條件下保存待測。

1.6 檢測指標

1.6.1 生長性能

平均日采食量：在每周結束時，對各組每個重復(圈)的采食量進行結算，統計豬只每周的采食量，計算各階段的平均日采食量。

平均日增重：在每周結束時，對每頭母豬進行空腹稱重，計算各階段的平均日增重。

料重比：每周記錄母豬采食量與增重情況，根據公式計算料重比。

料重比=消耗飼料總量(kg)/增重總量(kg)。

1.6.2 初情表現

初情日齡：母豬從出生到第1次發情的時間間隔。用公豬誘情方法檢查母豬發情情況，外陰紅腫、有黏液和出現靜立反射，定義為發情。母豬首次出現靜立反射的時間即為初情期。

初情體重：母豬出現初次發情后，于發情第2日08:00空腹稱重。

發情率：組內發情母豬占試驗母畜數的百分比例，計算公式。

發情率=100×發情母畜數/試驗母畜數。

1.6.3 血清激素指標

血清中促性腺激素[促卵泡激素(FSH)和促黃體激素(LH)]、雌二醇(E2)和生長代謝激素[胰島素樣生長因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)和瘦素(LEP)]濃度均采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)方法測定，試劑盒購自美國BIM公司和南京建成生物工程研究所。

血清中褪黑激素(MT)濃度采用ELISA方法進行測定，試劑盒由德國IBL公司提供。

1.7 數據統計分析

本試驗所有數據經過Excel 2016軟件進行初步統計后，使用SAS 9.4軟件對后備母豬各階段的生長性能和初情表現指標等進行獨立樣本t檢驗，使用卡方檢驗對發情率進行統計分析，結果以平均值±標準誤表示，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著，0.05

2 結 果

2.1 不同光照條件對后備母豬生長性能的影響

由表2可知，第2階段(171～200日齡)，在100 lx光照強度下，16L∶8D光照周期較10L∶14D光照周期有降低后備母豬料重比的趨勢(P=0.068)。光照強度對后備母豬生長性能無顯著影響(P>0.05)。

表2 不同光照條件對后備母豬生長性能的影響

2.2 不同光照條件對后備母豬發情表現的影響

由表3可知，在16L∶8D光照周期下，50 lx光照強度較100 lx光照強度有降低后備母豬初情體重的趨勢(P=0.086)。光照周期對后備母豬的初情日齡、初情體重和發情率無顯著影響(P>0.05)。試驗Ⅲ組后備母豬的初情體重和初情日齡最低，發情率最高。

表3 不同光照條件對后備母豬發情表現的影響

2.3 不同光照條件對后備母豬血清激素指標的影響

如表4所示，140日齡時，光照周期和光照強度對后備母豬血清繁殖激素指標無顯著影響(P>0.05)。

表4 不同光照條件對后備母豬血清繁殖激素指標的影響

170日齡時，在100 lx光照強度下，16L∶8D光照周期較10L∶14D光照周期極顯著提高了后備母豬血清FSH濃度(P<0.01)，10L∶14D光照周期較16L∶8D光照周期顯著提高了母豬血清IGF-Ⅰ濃度(P<0.05)。在16L∶8D光照周期下，100 lx光照強度較50 lx光照強度顯著提高了后備母豬血清FSH和LH濃度(P<0.05)。光照周期和光照強度對后備母豬血清E2濃度無顯著影響(P>0.05)。

200日齡時，在16L∶8D光照周期下，100 lx光照強度較50 lx光照強度顯著提高了后備母豬血清LH濃度(P<0.05)，極顯著降低了血清LEP濃度(P<0.01)，并有提高血清FSH濃度(P=0.077)和降低血清IGF-Ⅰ濃度(P=0.055)的趨勢。光照周期對后備母豬血清繁殖激素指標無顯著影響(P>0.05)。

2.4 不同光照條件對后備母豬血清褪黑激素濃度的影響

如表5所示，140日齡時，在16L∶8D光照周期下，50 lx光照強度較100 lx光照強度極顯著提高了后備母豬血清褪黑激素濃度(P<0.05)。200日齡時，在16L∶8D光照周期下，50 lx光照強度較100 lx光照強度極顯著降低了后備母豬血清褪黑激素濃度(P<0.01)。光照周期對后備母豬血清褪黑激素濃度無顯著影響(P>0.05)。

表5 不同光照條件對后備母豬血清褪黑激素濃度的影響

3 討 論

3.1 不同光照條件對后備母豬生長性能的影響

料重比是反映母豬生長性能的一項重要指標，母豬料重比的高低決定了其生長性能的優劣。目前有關光照周期對后備母豬生長性能影響的研究報道較少。本試驗中，在100 lx光照強度下，16L∶8D的長光照周期有降低后備母豬料重比的趨勢，這一結果與Bruininx等[7]在斷奶仔豬上的研究結果相似，該研究結果顯示，延長光照時間提高了斷奶仔豬平均日采食量、平均日增重，降低了料重比，表明適當延長光照時間有利于提高后備母豬飼料利用率。

對于不同光照強度對后備母豬生長性能的影響，Canaday等[5]研究了不同環境溫度(15、21和30 ℃)下不同光照強度(11和433 lx)對后備母豬生長性能的影響，結果顯示，在不同環境溫度下光照強度對母豬平均日采食量和平均日增重均沒有顯著影響，這與本試驗結果一致。本試驗中，光照強度對后備母豬的平均日采食量、平均日增重及料重比均沒有顯著影響，表明光照強度對于后備母豬生長性能的影響較小。此外，Christison等[8]的試驗結果也進一步證明了這一點，試驗分別給予斷奶小豬5和100 lx的光照強度，其斷奶重、平均日增重和平均日采食量分別為8.07和7.83 kg、10和7 g、120和122 g，平均日增重和料重比均沒有顯著差異。

3.2 不同光照條件對后備母豬初情表現的影響

有研究發現，延長光照時間能促進母豬子宮、卵巢和卵泡等生殖器官的生長發育，較短時間光照條件下飼喂的后備母豬，長時間光照條件下飼喂的后備母豬卵泡體積顯著增大[2-3]。彭癸友等[1]研究了自然光照和補充光照到16 h條件下榮昌后備母豬初情日齡的變化，結果發現，自然光照組和補充光照組的后備母豬初情日齡分別為198.0和179.5 d，補充光照促使其初情日齡提前了18.5 d，此外，補充光照組母豬發情高峰期的血清LH濃度顯著提高。Hacker等[4]分別在黑暗24 h、人工光照18 h和自然光照9.0～10.8 h 3種不同光照環境下飼養后備母豬，觀察其初情表現，結果發現，3種不同光照環境下初情期日齡分別為200.5、164.8和175.3 d。初情體重分別為100.7、83.3和90.7 kg；相比飼養在18 h人工光照和9.0～10.8 h自然光照環境下的后備母豬，黑暗24 h的環境將推遲后備母豬初情日齡。隨后Ntunde等[9]也曾在相同的條件進行試驗，試驗結果與Hacker等[4]結果的一致，即完全黑暗條件顯著推遲了后備母豬初情日齡。

本試驗結果顯示，光照周期對后備母豬的初情日齡、初情體重及發情率均無顯著影響。試驗結果與彭癸友等[1]的報道不一致，對比2個試驗發現，兩者在母豬遺傳背景、試驗季節和光照強度等條件上存在差異。研究表明，不同遺傳背景的母豬，其初情日齡和體重存在較大差異[10]。相對于季節因素，光照對后備母豬初情啟動的影響作用較為微弱[11]。Mauget[12]報道稱，光照時長對后備母豬發情的影響受到季節的干擾，在歐洲地區，母豬在春分之后不發情率迅速增加，這一現象一直持續到秋分。此外，Diekman等[13]的研究也表明，只有當自然光照時長縮短和光照強度低于40 lx時，延長光照時間才能表現出初情期的提前。

此外，光照強度對于后備母豬情期啟動也有一定的影響。Canaday等[5]研究發現，在11和433 lx 2種不同光照強度條件下，433 lx光照強度可促進后備母豬發情持續時間的增加。Diekman等[6]分別將后備母豬飼養在1 200、360、90和<10 lx光照強度下，記錄其初情日齡和發情率，結果發現母豬在<10 lx的光照條件時，發情率僅為12.5%，但當光照強度在90、360和1 200 lx時，母豬發情率沒有顯著差異，試驗結果表明，光照強度對母豬發情的影響可能存在一定的閾值，當光照強度高于閾值，光照強度將不再對后備母豬情期啟動產生影響。本試驗結果顯示，較100 lx光照強度，50 lx光照強度有降低后備母豬初情體重的趨勢，但未達到顯著水平，與前人報道相似。這表明光照強度影響后備母豬情期啟動的閾值可能低于50 lx，在考慮經濟效益的基礎上，50 lx光照強度即可滿足后備母豬生產需要。

3.3 不同光照條件對后備母豬血清繁殖激素指標的影響

促性腺激素釋放激素(GnRH)是一種重要的生理調節激素，由下丘腦神經元產生，可作用于促性腺激素分泌細胞，進而調控FSH和LH的脈沖式分泌[14]。體內FSH濃度可直接反映卵巢功能的情況。垂體在GnRH的作用下分泌FSH，FSH可繼續在卵巢發揮作用，促進卵泡的生長和發育，誘導卵泡成熟并釋放雌激素，在雌激素的作用下促使母豬發情。LH也是由垂體前葉分泌，且受到GnRH的調控，在一定濃度范圍內具有刺激卵巢排卵的作用。當初情時，下丘腦對類固醇的負反饋響應降低，導致LH分泌增加和排卵的發生[15]。彭癸友等[1]的報道指出，補充光照顯著提升了母豬發情高峰期的血清LH濃度，與本試驗結果相似。本試驗中，70日齡時，100 lx光照強度較50 lx光照強度顯著提高了后備母豬血清FSH和LH濃度，16L∶8D光照周期較10L∶14D光照周期顯著提高了后備母豬血清FSH濃度。這表明延長光照時長至16 h有利于母豬FSH和LH的分泌，對促進后備母豬卵巢的生長發育和卵泡的成熟有積極影響。Hacker等[4]的研究也證實了這一點，研究發現相比飼養在18 h人工光照和9.0～10.8 h自然光照環境下的后備母豬，黑暗24 h的環境將推遲后備母豬初情日齡。

田曉康等[16]研究了不同光照強度和光照時長對性未成熟小鼠E2濃度的影響，結果表明，在同樣的光照強度條件中，增加光照時長可顯著提高機體的E2濃度；在同樣光照時長條件下，增強光照強度也可以提高機體的E2濃度。本試驗研究結果顯示，光照周期和光照強度對后備母豬血清E2濃度均無顯著影響，與田曉康等[16]的結果不一致，究其原因可能是因為試驗對象的不同，光照對不同物種體內E2濃度具有不同的影響。目前對于光照對后備母豬機體E2濃度影響的研究仍較少，對于光照如何影響機體E2分泌，還有待進一步的研究。

血液中高IGF-Ⅰ濃度對選擇卵泡及維持其發育來降低卵泡閉鎖率有重要作用[17]。在本試驗中，10L∶14D光照周期較16L∶8D光照周期顯著降低了170日齡后備母豬血清IGF-Ⅰ濃度，50 lx光照強度有提高200日齡后備母豬血清IGF-Ⅰ的趨勢。目前有關光照周期對后備母豬血清IGF-Ⅰ濃度的影響還未見報道。后備母豬血清IGF-Ⅰ濃度變化與卵巢活性相關，在考察其在卵巢發育和生殖功能方面，不可單獨的考慮IGF-Ⅰ的作用，與此同時，還需結合其他與營養相關的血清胰島素樣生長因子連接蛋白的表達來綜合考慮[18]。本試驗未對IGF-Ⅰ進行深入研究，因此有關光照周期對血清IGF-Ⅰ濃度的影響機制還需要進一步研究。

LEP作為一種與機體體脂狀況密切相關的激素，在脂肪細胞產生，并通過下丘腦的LEP受體來調控動物食欲和采食量，傳遞動物機體肥胖程度的信息。動物機體的LEP濃度和體脂含量存在正相關關系，當動物飼糧攝入受到限制將導致動物體脂含量降低，降低其LEP水平，但若動物脂肪沉積較多則會增加LEP的分泌，刺激LH和FSH的分泌和釋放，從而誘導初情啟動[19]。但目前有關LEP對生殖系統的影響仍存在爭議。Greisen等[20]報道稱，LEP對母豬生殖的影響還表現在對激素分泌的抑制作用上，促性腺激素和生長激素可促進類固醇激素的釋放，特別是雌激素，而這一過程將受到LEP的抑制。Ruiz-Cortés等[21]研究表明，當LEP濃度在10-10～10-9mol/L時，可促進雌激素的分泌和釋放，但當LEP濃度在10-8～10-7mol/L時，雌激素的釋放將受到抑制。本試驗結果顯示，在16L∶8D光照周期下，50 lx光照強度下母豬血清LEP濃度顯著高于100 lx光照強度。

3.4 不同光照條件對后備母豬血清褪黑激素濃度的影響

動物機體褪黑激素的分泌具有一定的晝夜節律性，其濃度會隨著光照和黑暗條件的變化而發生巨大變化[22]。光照是通過影響體內褪黑激素的分泌來實現對后備母豬生殖系統的調控，其主要是作用于下丘腦-垂體-性腺軸的信號傳遞，進而影響后備母豬性器官的發育和情期的啟動。褪黑激素是普遍存在于動物體內的一種胺類激素，主要在松果體內合成并調節晝夜節律和動物的繁殖[23]。

光可直接照射到母豬的視網膜，使其隨即產生神經沖動，傳遞到下丘腦視交叉上核(SCN)，隨后經過室旁核(PVN)等中樞器官的一系列傳導，將這些神經沖動傳遞到中間旁核，中間旁核再將其傳至交感神經系統前神經節腎上腺皮質纖維，最后傳遞到頸上神經節(SCG)，并將信號傳給松果腺，而松果腺是一種神經內分泌轉換器，能將SCG傳入的神經信號轉換為內分泌信號進行傳出，在松果體中，交感神經末梢根據晝夜更替的節律釋放去甲腎上腺素，這種神經介質與膜上β-腎上腺素能受體結合，激活環核苷酶系統，N-乙酰轉移酶被激活，褪黑激素隨即合成[24]。

在神經內分泌系統中，褪黑激素在調控生殖生理學方面具有重要作用。有研究證明，褪黑激素對下丘腦-垂體-性腺軸可能發揮著不同程度的抑制作用[25]。在哺乳動物中，褪黑素受體1(MT1)mRNA主要在視交叉上核和垂體結節部表達[26]，褪黑素受體2(MT2)mRNA在視網膜和大腦表達[27]。研究表明，褪黑激素可通過直接作用于下丘腦的GnRH神經元、GnRH基因表達水平和G蛋白偶聯褪黑激素受體來調節生殖生理的神經內分泌系統[28]。

本試驗結果顯示，140日齡時，在16L∶8D光照周期下，50 lx光照強度下的血清褪黑激素濃度顯著高于10 lx光照強度，導致這一差異的原因可能與所選豬只在進入試驗前的生物鐘差異有關，研究表明，褪黑激素的合成不僅受到光照的影響[29-30]，還受到自身生物鐘的調控[31]。Green等[32]研究顯示，在持續接受一段時間的晝夜節律后進入恒定的黑暗環境，褪黑激素仍將呈現短暫的節律性分泌。隨著本試驗的持續進行，在200日齡時，50 lx光照強度顯著降低了后備母豬血清褪黑激素濃度，表明50 lx光照強度較100 lx光照強度具有抑制褪黑激素分泌的作用。這與Tast等[33]的結果相似，其研究表明，試驗母豬在低于40 lx光照強度下時，褪黑激素能根據晝夜更替產生節律性變化，但當光照強度超過40 lx這一閾值時，母豬機體褪黑激素濃度將不再根據外界光照變化而產生變化。這表明50 lx光照強度可能通過抑制褪黑激素的分泌，降低了褪黑激素對下丘腦-垂體-性腺軸的抑制作用，促進后備母豬初情的啟動，但這一結論仍需進一步論證。

4 結 論

在本試驗條件下，每日光照時長從10 h延長至16 h能有效提高后備母豬飼料利用率，促進初情啟動相關激素的分泌。相較于100 lx光照強度，提供50 lx的光照強度更有利于后備母豬的初期啟動。