不同顏色LED光對蘇系長毛兔毛品質及皮膚毛囊發育的影響

秦 楓，王 菁，翟 頻*，潘孝青，楊 杰，邵 樂，李 健，張 霞

(1.江蘇省農業科學院畜牧研究所，南京 210014；2.農業部種養結合重點實驗室，南京 210014；3.北京美聯眾合動物醫院，北京 100101)

光照作為環境因子，顯著影響動物的生理活動，如季節性繁殖、毛皮生長、春季脫毛等，在動物生產中起著重要作用。人工光照已經在畜禽養殖中得到應用。家兔是對光高度敏感的畜種，光照可調控褪黑激素分泌，通過MT1受體途徑促進家兔發情[1]。有研究報道，光照時長、強度及光照制度會影響母兔的產奶量、產仔窩重，從而影響母兔的生產性能，光照的強度和制度甚至會影響母兔的采食量[2]。在自然光周期縮短的情況下，使用30 lx光照強度(白熾燈泡)，每天補充光照14 h可提高母兔生產性能[3]。Mousa-Balabel[4]研究發現，每天使用20 lx的熒光燈照明能改善母兔的生產性能。EFSA規定，為滿足家兔生理活動、視覺及環境需要，光照強度必須達到50 lx[5]。光照也是影響毛皮動物皮毛生長發育的關鍵因子。Fushimi 等[6]研究發現，LED光照可以促進小鼠毛發的生長，但光照對長毛兔影響的研究報道很少，特別是LED光。本研究擬探討不同LED光對3月齡蘇系長毛兔生產性能、毛品質及皮膚毛囊發育的影響，為LED光照在毛兔生產中的應用提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

3月齡蘇系長毛兔來自江蘇省農業科學院六合動物科學基地實驗兔場。

1.2 試驗設計

試驗地點為江蘇省農業科學院六合實驗兔場。將50只3月齡、健康、體重相近((2.245 ± 0.296)kg)的蘇系長毛兔隨機分為5組，每組5個重復，每個重復2只，采用不同LED光處理，光照強度為50 lx，處理組分別為LED紅光組、LED綠光組、LED藍光組、黑暗組和對照組(自然光組)，試驗期73 d。

1.3 飼養管理

試驗前對兔舍兔籠進行徹底清掃、消毒，長毛兔統一剪毛。一兔一籠，飼喂同一基礎日糧，由江蘇康迪富爾飼料股份有限公司生產。每天飼喂兩次，早上8：30和下午15：30，自由采食、飲水。光照采用16L∶8D光照制度，采用時間控制器，每天早上4：00開始啟動燈帶，晚上20:00關閉燈帶，光照強度一致，為50 lx。

1.4 樣本采集

試驗初始及試驗末，稱量每只試驗兔體重，計算平均日增重(ADG)。試驗期記錄每周每組試驗兔總采食量，計算平均采食量。試驗末統一剪毛，稱量產毛重量。

試驗末禁食24 h，于早晨9:00，每組10只蘇系長毛兔，耳緣靜脈采集血樣，分離血清，-20 ℃保存用于褪黑激素(MT)、催乳素(PRL)、三碘甲狀原氨酸(T3)、四碘甲狀原氨酸(T4)、生長激素(GH)的測定，按照ELISA試劑盒(購自南京建成生物工程研究所)說明書的方法進行檢測。取肩胛部、背部、腹部相同部位的1 cm2毛樣，用于毛纖維長度、細度、粗毛率和回潮率測定。

取肩胛皮膚，鋪平并固定在帶孔的木板上，然后固定于Bouin氏液中。皮膚在Bouin氏液中固定 2 h之后進行修塊，修成 1 cm×1 cm，用于皮膚毛囊觀察。

1.5 指標測定

毛纖維長度測定采用手排法，即在黑絨板上將兔毛纖維整理成一端平齊的毛束，將纖維由長到短、自左向右均勻排列成底線平齊的纖維長度分布圖，把長度分布圖描繪在坐標紙上，根據作圖計算纖維平均長度指標。粗毛率采用重量法測定，稱取1 g毛樣進行測定，先將毛樣中的粗毛檢出，剩余的毛為細毛和兩型毛，干燥器中平衡2 h，天平稱其重量，計算其比例。毛纖維細度采用投射顯微鏡法[7]，應用Q-capture Pro 6.0軟件獲得纖維切面照片，Image-pro plus 6.0 圖像分析系統進行分析，測量200毛樣直徑。回潮率采用國家標準(GB/T13835.4-92)規定的方法測定[8]。

皮膚組織固定完成后，脫水制成石蠟切片，蘇木精-伊紅(HE)染色，毛囊群密度采用光學顯微鏡檢測，在目鏡為10 倍、物鏡為10倍條件下觀察，讀取原生毛囊數。

1.6 數據處理

運用Excel 2016整理數據，采用SPSS17.0 進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，Duncan氏法多重比較，P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。

2 結 果

2.1 LED光照對蘇系長毛兔生產性能的影響

由表1可知，LED光照對蘇系長毛兔終末體重、平均日增重、采食量無顯著的影響(P>0.05)，但紅光組的產毛量要高于其余各組(P=0.050)。

表1 LED光照對蘇系長毛兔生產性能的影響

2.2 LED光照對蘇系長毛兔毛品質的影響

由表2可知，LED光照對長毛兔肩胛部毛纖維長度有顯著的影響，紅光組肩胛部毛纖維長度顯著長于對照組和綠光組，比對照組和綠光組長35.36%(P<0.05)。背部和腹部毛纖維長度組間無顯著差異(P>0.05)，但紅光組的背部毛纖維最長。

表2 LED光照對蘇系長毛兔毛纖維長度的影響

由表3可知，LED光照對蘇系長毛兔粗毛細度和粗毛率有顯著影響，與對照組相比，綠光組和黑暗組顯著提高了粗毛的細度(P<0.05)，紅光組和藍光組顯著降低了粗毛率(P<0.05)。此外，紅光組的細毛細度度最低細毛細度，但無統計學差異(P>0.05)。LED光照對回潮率沒有顯著影響(P>0.05)。

表3 LED光照對長毛兔毛纖維細度、回潮率、粗毛率的影響

2.3 LED光照對蘇系長毛兔血清激素的影響

由表4可知，LED光照對長毛兔血清MT、T3有顯著影響。與對照組相比，紅光組顯著提高了血清MT和T3的濃度(P<0.05)，黑暗組顯著降低了血清PRL的濃度(P<0.05)。血清T4和GH濃度在組間無顯著差異(P>0.05)。

表4 LED光照對蘇系長毛兔血清激素的影響

2.4 LED光照對蘇系長毛兔皮膚組織毛囊發育的影響

由圖1可知，相同放大倍數視野中，紅光組毛囊群個數最多(n=16.50)，依次為對照組(n=14.00)、藍光組(n=11.67)、黑光組(n=11.00)，綠光組毛囊群個數最少(n=10.00)，紅光組與綠光組之間毛囊群個數具有顯著性差異(P<0.05)，但其余各組間比較差異不顯著(P>0.05)。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

圖2為HE染色結果，LED光照對長毛兔皮膚毛囊結構有明顯影響。對照組毛囊群結構排列整齊，一個初級毛囊被3～4個次級毛囊群環繞，次級毛囊群的扇葉結構明顯，每個扇葉結構中有5～8個次級毛囊。紅光組毛囊群結構排列整齊，但每個毛囊群幾乎全是次級毛囊，且次級毛囊個數較多，而初級毛囊極少，同時，次級毛囊群的扇葉結構不明顯。綠光組毛囊群個數較少，囊群結構明顯，一個初級毛囊被3～4個次級毛囊群環繞，次級毛囊群的扇葉結構明顯。藍光組毛囊群結構排列整齊，次級毛囊的囊群個數較多，最多一個初級毛囊被8個次級毛囊包圍，每個扇葉結構中有最少5個，最多10多個次級毛囊。黑暗組毛囊群個數多于綠光組的但少于藍光組的，每個初級毛囊被3～5個次級毛囊群包圍，次級毛囊扇葉結構明顯，次級毛囊群中毛囊個數最少3個，最多10多個，部分為初級毛囊。

PF為初級毛囊，SF為次級毛囊

3 討 論

毛產量和纖維品質是毛用動物生產的重要指標，受眾多因素影響，包括年齡、遺傳、環境和營養。遺傳和營養方面，毛用動物生產中已做了大量的研究。Wnt10b可以通過經典Wnt信號通路促進毛囊的生長[9]，其基因可激活Wnt/β-catenin途徑調節毛囊的發育[10]。Yang等[11]研究報道，CSDC2基因可能是促進山羊絨生長的重要轉錄因子。不同蛋白質水平或蛋白補充也能夠影響安哥拉山羊的產毛性能和毛纖維特性[7，12]。然而，關于環境因素——光照對毛用動物生產的影響研究較少，主要集中于絨山羊。縮短光照周期可以誘導7月份絨山羊皮膚次級毛囊發育，提高10月份產絨量及絨纖維長度[13]。這與Liu等[14]研究結果基本一致，短光照周期可促進毛(絨)生長，調節光照有效提高絨產量，可以廣泛應用于畜牧生產。在非產絨期，也可通過光照調控促進羊絨生長，顯著提高個體產絨量，增加絨纖維長度[15]。其它毛用動物光照研究也有相似的結果。高志光[16]研究發現，縮短光照能誘導貉冬毛提前生長并成熟，光照能改變換毛及冬毛生長的進程，不改變其生長規律。本試驗選擇不同顏色LED光，研究其對蘇系長毛兔毛產量和毛纖維品質的影響，結果表明，在16L∶8D的光照制度下，不同顏色LED光照對毛纖維品質有不同的影響，LED紅光可以提高兔毛產量，顯著提高毛纖維長度，降低細度和粗毛率。毛纖維長度和細度直接影響紡織加工工藝，細度是影響毛纖維價值的主要性狀[17]，LED紅光提高毛纖維長度，降低細度在生產中很有意義。Sheen等[18]研究發現，紅光組小鼠的毛進入生長期速度比綠光組和藍光組的快。Han等[19]報道，在體外培養模型中，655 nm紅光+LED能促進人的頭發生長，減少毛囊向退化期轉變。由此可見，LED紅光可以促進毛纖維的生長。

在本試驗中，還檢測了血清MT、PRL、T3等激素的濃度，發現，LED紅光組可以提高血清MT和T3的濃度，這與王興濤[20]研究的發現基本相似，調控光照可以提高絨山羊血清MT濃度。毛纖維生長受褪黑激素的調節，而褪黑激素分泌受光照周期調控。在動物體內，一定強度的光向松果體發出信號，啟動或終止褪黑激素的合成和分泌，褪黑激素以周期性的節律傳遞信號，調節季節性繁殖和其他生物生理過程，如冬眠、遷徙和皮毛變化等[6]。Coelho等[21]報道，在南半球低緯度地區，自然光周期下毛用母羊的血漿褪黑激素濃度表現出相同的周年規律，春季外源性褪黑激素處理對Rasa Aragonesa母羊羊毛品質有積極影響。外源褪黑激素還能提高毛產量和纖維質量[22]。長毛兔皮下埋植40和55 mg 褪黑激素能夠提高公兔夏季產毛量且抑制母兔夏季產毛量的降低，同時增加公、母兔粗毛長度[23]。Duan等[24-25]研究發現，兩次(4月下旬和6月)植入褪黑激素(2 mg·kg-1體重)，可誘導羊絨生長和降低纖維細度，提高羊絨產量，且不改變母羊生長速度和繁殖性能，但在生長慢速期(12月和2月)埋植褪黑激素對產絨量沒有顯著影響。Cong等[26]指出，冬至期間植入褪黑激素可有效延長遼寧絨山羊羊絨生長周期，處理后羊絨纖維的數量和質量都有所提高。因此，光照處理提高毛纖維品質可能與褪黑激素有關。在本研究中，LED紅光效果優于自然光或其他LED光照組，LED紅光對長毛兔的毛纖維品質起著關鍵作用。

Yang等[27]揭示，褪黑激素能夠促進早產絨山羊皮膚次級毛囊的發育，進一步拓展了褪黑激素在毛纖維生產中應用的認識。本研究為驗證上述結果，進一步測定和觀察了毛囊的發育和結構，結果顯示，相同視野下LED紅光組的毛囊群數為16.5，且由眾多次級毛囊和少量初級毛囊組成。這一結果與LED紅光提高毛纖維長度、降低細度的結果一致。有關光照處理下毛囊特性變化的報道較少。王興濤[20]研究發現，調控光照可以提高絨山羊次級毛囊的密度。此外，Lanszki等[22]發現，褪黑激素處理可使每組毛囊的活性毛囊(初級和次級)數量增加32%。光照影響褪黑激素的合成和分泌，而褪黑激素影響毛囊活動，LED紅光通過改變褪黑激素分泌來增加長毛兔或其他毛皮動物(如綿羊、羊絨山羊)的次級毛囊數量。但其刺激褪黑激素分泌的作用機制需進一步研究。

4 結 論

4.1本試驗條件下，LED紅光顯著提高了蘇系長毛兔毛纖維長度，降低了細度，提高了毛產量。

4.2LED紅光顯著提高蘇系長毛兔血清MT的濃度，增加了蘇系長毛兔皮膚組織毛囊群數和次級毛囊數。LED紅光可能通過提高機體MT濃度影響蘇系長毛兔毛產量及毛纖維品質。