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意大利地中海水牛作为世界上育种选择计划的水牛品种,其乳肉性能出色且为高档优质乳。广西华胥水牛生物科技有限公司引进了一批意大利地中海水种公牛,以用来对本地水牛进行品种改良。种公牛精液生产时发现,每年七、八月份的精液品质会下降,精子畸形率上升、活力下降,直接影响了精液实际生产。为了解环境温度对意大利地中海种公牛精液质量的影响及原因,本研究检测了 3月和7月份种公牛所在牛舍的THI值、种公牛生理指标、精液品质和精浆生化指标,运用UPLC-MS/MS方法对意大利地中海种公牛精浆进行了代谢产物分析,从精浆代谢层面阐明精浆生化反应和代谢变化。研究结果为深入了解热应激对意大利地中海水牛精液质量下降的机理提供了一定理论依据。实验结果如下:1、不同季节种公牛精液品质分析和种生理生化指标测定首先采用干湿温度计和兽用温度计对不同季节12头意大利地中海种公牛所在环境的温湿度和种公牛生理指标进行测量,使用计算机精子辅助分析仪(CASA)和精浆生化指标试剂盒等对种公牛精液品质和精浆内甘油三酯(TG)、睾酮(T)、热休克蛋白-70(HSP-70)、碱性磷酸酶(ALP)、酸性磷酸酶(ACP)、果糖(fructose)、α-葡萄糖苷酶(α-Glu)、乳酸脱氢同工酶(LDH)、钾(K)离子、镁(Mg)离子、钠(Na)离子进行检测,并对两组数据进行组间差异分析。结 果 显 示:(1)根 据 环 境 温 湿 度 并 采 用THI=1.8×t+32-(0.55-0.0055×rh)×(1.8×t-26)公式计算 THI 值,3 月份 THI 为66.86±2.98,7月份THI为82.94±3.52。与3月份相比,7月份意大利地中海种公牛呼吸频率极显著升高(P<0.01)、直肠温度显著升高(P<0.05);热休克蛋白-70(HSP-70)表达量显著升高(P<0.05)。按照THI阈值为72并结合热休克蛋白表达来判断热应激发生指标,将3月份意大利地中海种公牛精液样品设为非热应激组,7月份为热应激组。(2)与非热应激组相比,热应激组意大利地中海种公牛精子活力和精液pH值显著降低、畸形率显著升高(P<0.05),采精量和精液密度没有显著差异(P>0.05)。精子的曲线速度、直线运动、平均速度、直进性、头部振幅、鞭打频率均显著降低(P<0.05),精子直线性极显著降低(P<0.01)。(3)与非热应激组相比,热应激组种公牛精浆中果糖(fructose)、酸性磷酸酶(ACP)、α-葡萄糖苷酶(α-Glu)均显著升高(P<0.05),睾酮(T)显著降低(P<0.05),碱性磷酸酶(ALP)和乳酸脱氢同工酶(LDH)差异不显著(P>0.05)。金属离子中Mg离子、Na离子极显著降低(P<0.01),K离子差异不显著(P>0.05)。2、热应激对意大利地中海种公牛精浆代谢成分的影响分析对热应激前后的12头意大利地中海种公牛共24个精浆样本进行UPLC-MS/MS检测,对所识别的代谢物数据、代谢途径进行分析。结果显示:(1)利用UPLC-MS/MS技术一共匹配出227个不同代谢物。(2)热应激组中含量较高的精浆代谢产物大多都是与能量代谢和生物膜修复有关的代谢产物;非热应激组中含量较高的精浆代谢产物大多都是与脂肪酸氧化有关的代谢产物。(3)从热应激前后两组意大利地中海种公牛精浆中筛选出2,5-呋喃二甲酸、5,7-Dihydro-1H-purine-2,6,8(3H)-trione、L-乙酰肉碱、3-丁酸巯基己酯、柠檬酸、甘油磷酸胆碱6个差异代谢物,它们在热应激组中均显著上调,提示可作为意大利地中海种公牛热应激发生的标志物。(4)对差异代谢物进行富集分析发现,它们参与了三羧酸循环(TCA循环)、甘油磷脂代谢和乙醛酸和二羧酸代谢三个代谢途径,均为热应激组显著上调的代谢途径。以上研究表明,环境温度升高可引发意大利地中海种公牛精液质量下降以及能量代谢途径的改变。