饲粮添加锰对肉种母鸡生殖性能的中枢调节及其机制研究

Genetic selection on body weight puts great negative impacts on the reproduction of broiler breeder. It has been demonstrated that the improvement of egg production in broiler breeder hens can be achieved by altering the activities of hypothalamus-pituitary-gonads axis, espcially the secrection of pituitary gonadotropin. Manganese is one of the necessary trace minerals and manganese deficiency leads to the decrease in reproduction. Previous studies have shown egg production can be elevated by dietary supplement of manganese via the prodcution of pituitary gonadotropin rather than the steroids, precusor of sex hormone. To date, mechanism involved in regulatory effect dietary manganese on synthesis and secretion of gonadotropin remains unknown in avian species. Most of studies have adopted the "manganism" model and were conducted in mammals. It's been clear that chicken is different from mammals regarding gonadotropin because follicle-stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH) are secreted by different groups of cells in chickens. We proposed here to investigate the influences of dietary supplementation of manganese on the egg production, related sex hormone, their genes and receptor expression in hypothalamus and pituitary of broiler breeder hens, to reveal the central mechanism of manganese on hens' reproduction, aiming to provide scientific evidence and methods for nutritional effect of manganese on egg production.

对肉鸡增重的长期选育造成了肉种鸡繁殖性能的下降。研究表明神经内分泌系统的下丘脑-垂体-性腺轴的活动，特别是垂体促性腺激素的分泌，在维持和改善肉种母鸡生殖性能上有着重要作用。锰是必需的微量元素之一，缺锰时动物繁殖性能下降。实验证明，饲粮添加锰可影响母鸡产蛋等生殖性能，但其作用的靶点不是影响性激素前体物质的合成，而垂体促性腺激素水平是其调控的一个重要方面。目前对饲粮添加锰影响母鸡生殖性能及其调节垂体促性腺激素分泌的中枢机制尚不清楚。已有的机理研究多采用锰中毒模型、且实验动物多为哺乳动物,但鸡的促性腺激素分泌与哺乳动物不同，来源于不同的垂体细胞，存在种属差异。本项目拟通过观测饲粮锰对肉种母鸡产蛋性能、血清相关激素水平、下丘脑和垂体相关激素及其受体基因表达的作用，揭示微量元素锰影响肉种母鸡产蛋生殖性能的中枢途径分子机制，为从饲料锰营养角度改善肉种母鸡产蛋生殖性能提供新的科学试验依据和方法途径。

对肉鸡增重的长期选育造成了肉种鸡繁殖性能的下降。锰是必需的微量元素之一，缺锰时动物繁殖性能下降。实验证明，饲粮添加锰可影响母鸡产蛋等生殖性能，但其作用的靶点及其调节下丘脑-垂体-性腺轴的机制尚不清楚。本项目通过日粮添加不同水平（0、120、240 mg/kg）和不同形态锰（无机锰和中等络合强度有机锰），研究其对肉种母鸡生殖性能和种蛋品质、繁殖相关激素表达和水平以及调控生殖相关信号通路的影响，从外周、中枢两个水平研究了锰调控肉种母鸡繁殖性能的作用机制。本项目研究结果表明，日粮添加锰（非过量水平）显著增加了种蛋蛋壳强度；血锰水平随着日粮添加锰水平的增加而增加；日粮添加锰显著提高了下丘脑中促性腺激素释放激素（GnRH-I）和垂体卵泡刺激素（FSH）表达水平，当日粮添加240 mg/kg时，GnRH-I和FSH的基因表达表达分别提高了120%和50%，但肉种母鸡血液胆固醇和雌激素水平以及垂体黄体生成素不受日粮锰的影响。因此，非过量日粮锰调控靶点主要是在中枢水平，调控肉种母鸡繁殖性能主要是通过GnRH-I-FSH轴实现的。日粮添加锰后，下丘脑中多巴胺生成酶、诱导型NO生成酶以及垂体中多巴胺受体、催乳素（PRL）的表达均未发生显著变化。由此说明，与锰中毒不同，非过量日粮锰作用于GnRH-I-FSH轴不是通过多巴胺和PRL途径，主要还是依靠锰作为信号分子直接作用于GnRH-I神经元。本项目研究工作填补了锰提高家禽繁殖性能机制的理论空白，相关研究成果已在在“Poultry Science”和《动物营养学报》上发表。通过比较添加无机锰和中等络合强度有机锰发现，有机锰对GnRH-1基因表达的调控作用显著低于无机锰。由于锰调控繁殖的靶点在中枢GnRH-I-FSH轴，锰能否有效通过血脑屏障是其作用的关键，尽管中等络合强度的有机锰具有较高的生物学利用率，但是无机锰在调控肉种母鸡繁殖性能上优于有机锰。这一研究成果首次为生产中准确使用不同形态锰提供了科学依据。