西北研究院寒區(qū)綿羊冷適應(yīng)機制解析研究獲進展

北方高寒牧區(qū)是中國生態(tài)草牧業(yè)和高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中的核心地區(qū)，也是綿羊的主要產(chǎn)區(qū)。這些區(qū)域冷季漫長嚴寒，降雪時間長且降雪量大。漫長而寒冷的冬季常導致綿羊掉膘嚴重、大量凍亡，給牧區(qū)經(jīng)濟造成損失。目前，針對綿羊響應(yīng)冷應(yīng)激的分子機制尚不明晰，發(fā)掘綿羊耐寒性狀形成的遺傳機制，提升綿羊耐寒性，是中國生態(tài)草牧業(yè)發(fā)展亟待解決的科學問題。

基于上述問題，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院楊果課題組利用飼養(yǎng)試驗、血清學鑒定、轉(zhuǎn)錄組測序、細胞培養(yǎng)與代謝分析等技術(shù)手段，剖析了慢性冷應(yīng)激（Chronic Cold-Stress）下綿羊生理代謝和分子調(diào)控層面的調(diào)節(jié)機制及湖羊、阿勒泰羊品種間的響應(yīng)差異。研究發(fā)現(xiàn)，慢性冷應(yīng)激引起自由采食條件下綿羊采食量、日增重、營養(yǎng)物質(zhì)消化率和體質(zhì)量增重比發(fā)生顯著變化；慢性冷應(yīng)激通過改變綿羊血液血氧運輸能力以增強脂質(zhì)代謝，從而提高冷應(yīng)激下的代謝效率和能量轉(zhuǎn)換；慢性冷應(yīng)激引起綿羊通過多組織、多通路共同調(diào)節(jié)產(chǎn)熱以維持體溫，阿勒泰羊下丘腦和瘤胃組織主要以Ca2+介導非UCP1依賴性途徑產(chǎn)熱（UCP1-undependent thermogenesis）調(diào)控能量代謝維持機體能量平衡，而同種程度的冷應(yīng)激下湖羊多組織則主要通過UCP1依賴性途徑調(diào)控產(chǎn)熱（UCP1-dependent thermogenesis）。

此外，細胞驗證實驗首次發(fā)現(xiàn)并證實綿羊脂肪細胞中存在UCP1依賴性和UCP1非依賴性兩條產(chǎn)熱途徑，并驗證了新發(fā)現(xiàn)的冷應(yīng)激相關(guān)基因SERCA主要以脂肪酸為底物參與UCP1非依賴性產(chǎn)熱途徑并發(fā)揮重要作用。

該研究為進一步解析我國寒區(qū)綿羊群體耐寒性差異及綿羊在慢性冷刺激下的抗寒能量調(diào)控提供了重要信息，為進一步提高高寒地區(qū)引進綿羊群體的耐寒性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。相關(guān)研究成果分別以Effect of air temperature on growth per?formance,apparent digestibilities,rumen fermenta?tion and serum metabolites in Altay and Hu lambs、Transcriptome analysis reveals genes involved in thermogenesis in two cold-exposed sheep breeds、Transcriptome profiles of the liver in two cold-ex?posed sheep breeds revealed different mechanisms and candidate genes for thermogenesis為題，發(fā)表在Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition、Genes、Genetics Research上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“創(chuàng)建生態(tài)草牧業(yè)科技體系”、新疆農(nóng)墾科學院柔性引進人才等的資助。相關(guān)試驗依托西北研究院逆境生理生態(tài)學重點實驗室、甘肅省生態(tài)與農(nóng)業(yè)綜合試驗野外科學觀測研究站完成。