不同光色照射對雞胚胚胎髮育及神經生理特性的影響

背景和目標：
存在許多影響胚胎髮育的環境因素，例如孵化設施或孵化場的光照，而這些因素是家禽業所缺失的。光照在雞胚胎的生長和發育中起著重要作用，而黑暗的環境會導致孵化失敗或胚胎變形。因此，本研究旨在論證光及其各種顏色對肉雞胚胎生長發育的重要性。

材料和方法：
採用四種處理方法來研究各種光顏色對胚胎生長及其神經生理特徵的影響：黑暗無光（D）、紅光（RL）、藍光（BL）和綠光（GL），其中三種每次處理重複（25 個雞蛋/重複），總共 300 個可育的 Ross 308 雞蛋。每個處理被分配到一個孵化器（75 個雞蛋/孵化器），而所有其他條件保持相同。

結果：
結果顯示，RL、BL、尤其是 GL 的胚胎重量、雛雞體重、孵化率和胚胎指數的胚胎髮育顯著增加 (p<0.01)。RL、BL，尤其是 GL 顯著增加（p<0.01）神經元的神經生理特徵、腦重量和腦指數。

結論：
胚胎時期光的使用會影響胚胎的發育及其神經生理特徵。

介紹
家禽業發現增加光照強度可以加速胚胎髮育 [ 1 , 2 ]。在自然界中，不同年齡和物種的雞胚胎在孵化過程中肯定會受到一些光照，而在工業孵化場中，雞蛋會在黑暗中孵化21天。多項研究表明，將受精卵暴露在光線下可以促進胚胎的生長並縮短孵化期[ 2-4 ]。孵化後人工照明是肉禽生長和肌肉發育的重要管理方法[ 5 ]。胚胎暴露在光下會導致代謝率的變化[ 6 ]，例如鴿子的胚胎代謝率增加光明中的天鴿與黑暗中的天鴿[ 7 ]。此外，暴露在光線下會增加胚胎的心率[ 8 , 9 ]。

在肉雞孵化期間提供光照會影響生產和健康，並具有減少與生長和生產相關的壓力的潛力[ 10 ]。Archer [ 11 ] 報導稱，在雞蛋孵化期間每天提供 12 小時的光照可以降低肉雞孵化後對應激的敏感性。光刺激胚胎生長發育的生理機制在視網膜感光細胞形成和成熟前後是不同的。下丘腦起搏器和松果體是鳥類晝夜節律系統的主要部分[ 12 ]。胚胎細胞增殖隨著高光強度而增加[ 13 ]。穆斯塔夫 [ 14] 報導可見光影響由環磷酸腺苷水平調節的細胞代謝，從而導致 DNA 合成。馴養鳥類的實驗工作表明，光通過增加代謝活動和增加胚胎髮育、松果體形成以及改變褪黑激素合成來加速胚胎髮育[15 ]。

低光強（如10 lx）可以誘導胚胎八哥Sturnus valgus [ 16 ] 表現出由黑暗中高褪黑素激素濃度和光照期間低水平介導的明暗節律，這是胚胎生物體的普遍特徵[ 16 ] 。González-Candia [ 17 ] 證明，雞胚胎暴露在光線下短短 1 小時就會減少褪黑激素的產生並影響胚胎髮育。

本研究旨在評估將受精 Ross 308 卵暴露在紅光、藍光和綠光 (GL) 下對孵化 19 天時胚胎重量、孵化率百分比、神經元直徑、腦重量、腦重量百分比和百分比的影響胚胎重量。

去：
材料和方法
道德認可
該研究是根據伊拉克安巴爾大學倫理委員會授權的方案進行的。Ross (308) 品系肉種母雞的受精蛋獲自商業農場。

學習期限及地點
這項研究於2019年10月10日至2019年11月20日在伊拉克蘇萊馬尼大學農業科學學院動物科學系進行。

實驗研究
使用了四個孵化器（Cimuka，土耳其）。每個孵化器根據以下實驗處理使用一種特定的光顏色來孵化雞蛋：黑暗無光（D）（對照）、紅光（RL）、藍光（BL）和GL。每個處理 3 個重複，每個處理 75 個蛋（25 個蛋/重複），總計 300 個可育的 Ross 308 蛋。除了處理之外，培養箱中的所有條件都保持相同，包括溫度、CO 2濃度、濕度和通風。

光控
在本研究中，使用電 LED 提供 12:12 的亮：暗期（強度 = 560 nm，蛋殼水平0.1 瓦/m 2 ）。孵化1至21天期間提供光照。

研究特質
雞蛋重量、胚胎重量、雛雞重量和孵化率對照組和實驗組的蛋重為 50 至 60 克，所有處理組的蛋重相似。孵化第19天按照Abdulateef分離胚胎，記錄胚胎重量。孵化後，收集每次處理的雛雞並稱重。孵化率被確定為孵化的雛雞數量除以受精蛋數量。
胚胎指數（EI）
在實驗結束時，對每個處理組的所有雞蛋單獨稱重。接下來，胚胎被分離、清潔並稱重。所有雞蛋的 EI 均使用以下公式計算。

神經生理學特徵
腦組織採集用乙醚（麻醉劑或催眠液）處理小雞，麻醉後將其安樂死。對它們進行解剖，通過切斷底部的所有顱神經和血管，將大腦與頭骨分離。測量了整個大腦的重量。
組織加工
獲得組織後立即將其浸入4%多聚甲醛中4℃固定2週。將大腦脫水、浸潤，並通過包埋在 Paraplast 中製備塊。用旋轉切片機切割 7 毫米厚的連續冠狀切片。將切片安裝在蛋清蛋白包被的載玻片上，隨後用 1% 緩衝硫堇進行尼氏物質染色。比較治療組之間距大腦吻端 2 mm 處的切片大小 [ 20 ]。

量化
使用圖像分析系統（Axio Zeizz，美國）測定神經元核面積。測量是在像素尺寸為 0.51 mm 的 100 倍物鏡下進行的。

腦指數（BI）
實驗結束時，收集每個處理組的孵化雛雞並稱重。如上所述，取出大腦，並對整個大腦進行稱重。BI按照以下公式計算：

統計分析
使用 SAS 程序（SAS 研究所，美國）進行統計分析，將數據作為完全隨機設計進行分析[ 21 ]。使用鄧肯多項式[ 22 ]比較每個治療組的平均值是否存在顯著差異。顯著性水平設定為p<0.01。

結果
表格1顯示暴露於不同光色對胚胎髮育和雞胚孵化率的影響。與 D（30.00 g）相比，RL、BL 和 GL（分別為 33.55、33.93 和 34.70 g）的胚胎重量（孵化 19 天）顯著增加（p<0.01）。此外，與 RL 和 D（分別為 38.90 和 34.73 g）相比，GL 和 BL（分別為 41.23 和 40.23 g）的體重（孵化後 1 天）顯著增加（p<0.01），而與 D 相比，RL 還導致體重顯著增加 (p<0.01)。然而，表格1顯示與其他處理 D、RL 和 BL（分別為 66.66%、69.00% 和 72.0%）相比，GL 的孵化率（77.00%）顯著更高（p<0.01）。與 D 和 RL 相比，BL 的孵化率明顯較高，但 RL 和 D 之間沒有差異。

表2顯示暴露於不同光色對雞胚胎神經生理特徵的影響。發現從最高到最低處理的神經元顯著增加（p<0.01）：GL（45.63μm）、BL（43.03μm）、RL（40.40μm）和D（30.20μm）。還觀察到暴露於不同光色對大腦重量的影響（表2）。BL 和 GL 之間沒有發現差異（分別為 0.88 和 0.91 g），但與 RL 和 D（分別為 0.86 和 0.75 g）相比，它們顯著更高（p<0.01）。D 表現出最低的腦重量（p<0.01）。

討論
光在生物體的生長和發育中起著重要作用[ 23-25 ]。在許多動物中，光是胚胎髮育的基本必需品，也是影響胚胎生長率、孵化率和孵化時間的環境因素之一，而黑暗條件可能導致胚胎孵化失敗或變形[ 6,26,27 ] ]。光刺激可以通過增加胚胎代謝來改善胚胎髮育並影響雛雞表型，例如鳥類的側化模式[ 28]。然而，在工業孵化場中，光作為禽蛋孵化過程中的一個生態因素經常被忽視。因此，本研究旨在探討光作為孵化過程中胚胎髮育關鍵因素的重要性。

光對胚胎的影響存在兩種可能的機制。首先，光可以通過提高胚胎的代謝率來促進發育率。光照條件下胚胎心率（重要代謝指標）的增加表明這種機制可能發生[ 29 , 30 ]。其次，有證據表明孵化前的視覺刺激會加速胚胎的發育[ 31 ]。鳥類的視力優越，除了光照方式和強度之外，光的顏色也可能影響雛雞的骨骼肌生長[ 32 ]。更多研究得出結論，燈光組合可以提高雛雞的產量 [ 33]。然而，這項研究表明 GL 刺激對胚胎期和孵化後體重和胸肌重量的促進作用 [ 4 , 33 ]。單色GL對骨骼肌的這種刺激作用可能與雛雞血漿和肌肉中IGF-1的水平有關[ 32 , 34 ]。Halevy [ 35 ] 證明給予 rhIGF-1 會影響胚胎的肌肉發育。血液中循環的 IGF-1 主要源自肝臟 [ 36]。因此，肌肉生長的調節可能是通過光對肝臟發育的影響來介導的。然而，肝臟在向發育中的胚胎供應 IGF-1 方面僅發揮次要作用，而在孵化期間和孵化後期間，肝臟是雞 IGF-1 的主要來源。由於生長激素 (GH) 及其肝臟受體的激活增加，GL 光刺激可能會導致 IGF-1 水平升高 [ 4 ]。這種作用反過來又會導致肝臟更大程度地激活以表達IGF-1基因。GH 連接肝臟生長激素受體 (GHR) 的這種機制可能會導致肝臟 IGF-1 增加[ 37]]。0 日齡胚胎的 GL 光刺激增加了血漿 GH、下丘腦生長激素釋放激素 (GHRH)、肝臟 GHR 和胰島素樣生長因子-1 (IGF-1) mRNA 水平[38 ]。Dishon[ 39 ]表明GL促進雛雞松果體中芳基烷基胺N-乙酰轉移酶(AANAT) mRNA的表達和褪黑激素的分泌。褪黑激素可能作為肝臟和其他組織中的抗氧化劑發揮著至關重要的作用[ 40 , 41]。這種改善胚胎髮育的機制可以通過以下事實來解釋：褪黑激素在幾種雛雞組織中誘導解毒酶穀胱甘肽過氧化物酶的活性。結果，過氧化氫被代謝，從而減少劇毒羥基自由基的產生[ 4 , 41 ]。因此，褪黑激素應被視為鳥類抗氧化防禦系統的組成部分。因此，GL暴露可以增強雛雞松果體細胞和視網膜細胞表達AANAT mRNA並分泌褪黑激素，這可能依賴於促進c-Fos表達和細胞增殖[ 39,42,43 ]]。鳥類在兩個主要部位具有光感受器：視網膜（視網膜光感受器）和大腦區域，例如下丘腦、松果體和嗅球（視網膜外光感受器）。如 mRNA 表達和免疫組織化學所示，這兩個位點在孵育 12 天時開始發育。這些位點與穀氨酸、血清素和多巴胺等神經遞質的激活有關，並且還通過激活某些酶（例如 II 型碘甲狀腺原氨酸脫碘酶）與甲狀腺軸的激活有關。Liang [ 44 ] 顯示從孵化 16 天到孵化後 1 天 GHRH 表達有所增加。ED15 的 GL 光刺激使下丘腦 GHRH mRNA 表達增加至陽性對照 [ 5 , 45]。

因此，這可以解釋與對照組相比，暴露於光的組中觀察到的腦重量、神經元和BI的增加。相反，腦重量的增加可能是由於發育和體重增加造成的，因為體重和腦重量之間存在直接相關性[ 46 ]。然而，光如何到達生活在母親體內的哺乳動物的胎兒仍值得懷疑。光影響哺乳動物後期偏見的建立或調節的可能性仍在接受審查[ 47 ]。因此，我們建議對這些動物進行進一步的研究。

結論
通過胚胎重量、體重和孵化率的變化以及神經生理學特徵（例如神經元、腦重量和 BI。