Note: heart mass (HM), muscular stomach mass (MSM), liver mass (LM); * is a statistically significant difference in relation to the previous days of development; # is a statistically significant difference in relation to the control; * is a statistically significant difference between red and green LED lighting.
Одно из объяснений полученных нами результатов можно связать с выработкой гормонов соматотропной оси (гормона роста (GH), инсулиноподобного фактора роста-I (IGF-I) и пролактина), которые находятся в прямой связи с процессами роста и метаболизма в эмбриогенезе курицы. Существуют доказательства того, что воздействие светодиодного света стимулирует выработку гормонов соматотропной оси, которые играют решающую роль в качестве модуляторов формирования тканей, органов и напрямую влияют на их рост в эмбриогенезе курицы [9-11]. Ориентируясь на эти данные, можно полагать, что механизмы, опосредующие возможные стимулирующие эффекты разного светодиодного света на развитие висцеральных органов куриных эмбрионов, связаны с изменениями в функциональной активности соматотропной оси в разные сутки эмбриогенеза. В пользу рассмотренных выше суждений следует подчеркнуть, что в литературе встречается неоднозначная информация о влиянии разного светодиодного освещения на развитие эмбрионов у разных кроссов кур в зависимости от их продуктивности. Так, в исследованиях зарубежных авторов показан стимуляционный положительный эффект монохроматического зеленого освещения во время инкубации по сравнению с красным, синим и в темноте, проявляющийся на поздних стадиях эмбриогенеза выраженным развитием куриных эмбрионов мясного кросса Arbor Acres и ростом их скелетных мышц за счет усиления пролиферации и дифференцировки сателлитных клеток [12, 13]. Однако красное монохроматическое освещение является более эффективным для развития эмбрионов породы White Leghorn, поскольку повышает выводимость и качество молодняка по сравнению с белым освещением [14]. Позднее исследование этого автора показало, что для развития эмбрионов мясного кросса Cobb 500 эффективным послужило красное и белое монохроматическое освещение по сравнению с зеленым освещением, поскольку повышало выводимость, качество молодняка и усиливало восприимчивость цыплят к стрессу в постнатальном онтогенезе [7]. Вышеуказанные литературные данные приводят нас к размышлению о необходимости дальнейших исследований для выяснения вопроса, насколько тесно связана селекция сельскохозяйственных птиц с пролиферацией и дифференцировкой клеток органов, регуляцией гормонов (GH и IGF-I) и развитием куриного эмбриона при воздействии светодиодного освещения разного цветового спектра. Результаты собственных исследований, проведенных нами ранее, показали, что красное и зеленое светодиодное освещение оказывало стимулирующее влияние на эмбриональное развитие кур кросса «Ломанн Браун», сопровождающееся повышением массы тела, а также уровня метаболизма в сравнении с контролем (темнота) [15]. Причем, красное светодиодное освещение во время инкубации является более эффективным, поскольку повышало массу тела куриных эмбрионов и ускоряло процессы энергетического обмена к периоду вылупления (20-е сутки) по сравнению с зеленым освещением [15].
Другое объяснение разного воздействия красного и зеленого светодиодного освещения на рост висцеральных органов куриных эмбрионов связано с эмбриогенезом шишковидной железы. По данным Hassanzadeh с соавторами [16] до образования шишковидной железы свет влияет на митоз нервного гребня. После образования шишковидной железы свет действует на развитие куриного эмбриона и его органов, главным образом, путем модуляции синтеза мелатонина. Монохроматический светодиодный свет способствует выработке мелатонина, который влияет на секрецию гормонов соматотропной оси (GH и IGF-I) и оказывает комплексное воздействие на регуляцию роста куриных эмбрионов и его органов [4, 7, 10, 14]. Также в научной литературе имеются отдельные сообщения, указывающие на то, что секреция мелатонина пинеальной железы куриных эмбрионов зависит от цветового спектра монохроматического света [17]. Авторами определена максимальная секреция мелатонина пинеальной железы у 20-дневных эмбрионов кросса Ross 308, развитие которых проходило при красном и белом светодиодном освещении, а наименьшая -- у эмбрионов, развивающихся при синем освещении [17]. Последнее исследование указывает на то, что при воздействии зеленого светодиодного света на соматотропную ось критический период развития куриных эмбрионов Cobb 500 наступает на заключительных стадиях эмбрионального развития, после 18-х суток, когда биосинтез мелатонина резко возрастает [11]. Согласно данным гистологических исследований, при прерывистом зеленом светодиодном освещении увеличивается площадь фолликул, толщина стенок и площадь просвета шишковидной железы куриных эмбрионов породы White Leghorn на 10-е и 12-е сутки, а на 18-е сутки -- только толщина стенки органа [18].
Нами установлен факт, что к периоду вылупления на 20-е сутки не выявлено различий в развитии висцеральных органов куриных эмбрионов кросса «Ломанн Браун» в зависимости от красного и зеленого светового спектра (см. табл. 1; сердце: р = 0,866, Newman-Keuls test; мышечный желудок: р = 0,183, Newman-Keuls test; печень: р = 0,919, Duncan test). Полученные данные находят свое подтверждение в нескольких работах по влиянию светодиодной стимуляции разного светового спектра на развитие органов куриных эмбрионов [4, 19]. В [19] на эмбрионах кросса Arbor Acres не обнаружено различий в массе сердца, печени и глазного яблока во время последних суток развития в условиях непрерывного зеленого и белого светодиодного освещения. Аналогичные результаты были сообщены позднее в [4], где сравнивали массу тела, головного мозга эмбрионов кросса Ross 308 при непрерывистом освещении разного цветового спектра (красный, синий, зеленый).
Собственные данные указывают на то, что в раннем онтогенезе кур кросса «Ломанн Браун» отмечается несколько критических этапов (фаз), выпадающих на различные сутки развития и характеризующие особенности ритмичности процессов роста висцеральных органов в эмбриогенезе кур при светодиодной стимуляции красного и зеленого спектра (рис., А--С). У куриных эмбрионов при красном освещении наибольшая скорость роста сердца выявлена на 17-е (рис., А, красный свет: р = 0,028*, Duncan test), а при зеленом -- 20-е сутки (рис., А, зеленый свет: сутки (р = 0,028*, Duncan test), мышечного желудка--на 17, 20-е сутки (рис., Б, красный свет: р = 0,000*, Newman-Keuls test), печени -- на 16-е (рис., С, красный свет: р = 0,040*, Duncan test) и 17-е сутки (рис., С, зеленый свет: р = 0,034*, Duncan test).
Известно, что световая стимуляция повышает уровень метаболизма [15], и именно его мы видим причиной интенсивного роста массы висцеральных органов у куриных эмбрионов, которые развивались при красном и зеленом светодиодном освещениях, в отличие от эмбрионов, инкубируемых в темноте. Следствием этого являются сдвиги критических периодов развития в скорости роста массы висцеральных органов (см. рис., А--С) при обоих видах освещения на более поздние дни эмбрионального развития и сокращение продолжительности последнего. Вылупление куриных эмбрионов кросса «Ломанн Браун», подвергающихся красному и зеленому световому воздействию, происходило на 20-е сутки инкубации-- на сутки раньше, чем в контрольных условиях (темнота).
Заключение
На основании проведенного исследования можно заключить, что дополнительное непрерывное монохроматическое светодиодное освещение разного цветового спектра является более эффективным, поскольку ускоряет развитие висцеральных органов зародышей курицы во время искусственной инкубации. Красное и зеленое светодиодное освещение может использоваться в практике инкубации яиц сельскохозяйственной птицы яичной продуктивности и при изучении синергетического воздействия светодиодного освещения и переменных температур инкубации на эмбриональное развитие кур разного направления продуктивности.
Изменения удельной скорости роста С, массы висцеральных органов куриных эмбрионов в контроле (темнота) при красном и зеленом светодиодном освещении: А -- C, массы сердца; Б -- С, массы мышечного желудка; С -- С, массы печени; t -- подъем скорости роста (критические сутки); і -- депрессия скорости роста; * -- статистически значимое отличие по отношению к предыдущим суткам развития; # -- статистически значимое отличие по отношению к контролю; * -- статистически значимое отличие между красным и зеленым светодиодном освещением
Change in the specific growth rate C, of the mass of visceral organs of chicken embryos in the control (darkness), under red and green LED lighting: A -- C, of the mass of the heart; B -- C, of the mass of the muscular stomach; C -- C, of the mass of the liver; t -- increase in growth rate (critical day); і -- depression of growth rate; * -- statistically significant difference in relation to the previous days of development; # -- statistically significant difference in relation to control; * -- statistically significant difference between red and green LED lighting
искусственная инкубация красное зеленое монохроматическое освещение
Библиографический список
1. Pal P., Dey D., Choudhary S., Sahu J., Kumar S., Ghosh S. Effect of light management in broiler production: A review // J. Entomol. Zool. Stud. 2019. Vol. 7. № 3. P. 437-441.
2. Soliman F.N.K., El-Sabrout K. Light wavelengths/colors: Future prospects for broiler behavior and production // J. Vet. Behav. 2020. Vol. 36. № 39. P. 34-39. doi: 10.1016/j.jveb.2019.10.014
3. Rogers L. Steroid hormones influence light-dependent development of visual projections to the forebrain // Eur. J. Neurosci. 2020. Vol. 52. № 6. P. 3572-3574. doi. 10.im/ejn.14775
4. Abdulateef S.M, Al-Bayar M.A., Majid A.A., Shawkat S.S., Tatar A., Al-Ani M.Q. Effect of exposure to different light colors on embryonic development and neurophysiological traits in the chick embryo // Veterinary World. 2021. Vol. 14. № 5. P. 1284--1289. doi: 10.14202/vetworld.2021.1284-1289
5. Yang Y.-- F., Jiang J.--S., Pan J.-- M., Ymg Y.-- B., Wang X.-- S., Zhang M.--L., Lu M.--S., Chen X.-- H. The relationship of spectral sensitivity with growth and reproductive response in avian breeders (Gallus gallus) // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. e19291. doi: 10.1038/srep19291
6. Pan J., Yang Y., Yang B., Yu Y. Artificial polychromatic light affects growth and physiology in chicks // PLoS One. 2014. Vol. 9. № 12. e113595. doi.10.1371/journal.pone.0113595
7. Archer G.S. Exposing broiler eggs to green, red and white light during incubation // Animal. 2017. Vol. 11. № 7. P. 1203--1209. doi: 10.1017/S 1751731117000143
8. Шмальгаузен И.И. Определение основных понятий и методика исследования роста. Рост животных. М.--Л., 1935. С. 8--60.
9. Givisiez P.E.N., Moreira Filho A.L.B., Santos M.R.B. et al. Chicken embryo development: metabolic and morphological basis for in ovo feeding technology // Poultry Science. 2020. Vol. 99. P. 6774--6782. doi: 10.1016/j.psj.2020.09.074
10. Li X., Rathgeber B., McLean N., MacIsaac J. Providing colored photoperiodic light stimulation during incubation: 1. Effects on embryo development and hatching performance in broiler hatching eggs // Poultry Science. 2021. Vol. 100. e101336. doi.10.1016/j.psj.2021.101336
11. Dishon L., Avital-Cohen N., Zaguri S., Bartman J., Heiblum R., Druyan S., Porter T.E., Gumulka M., Rozenboim I. In ovo green light photostimulation during the late incubation stage affects somatotropic axis activity // Poult Sci. 2021. Vol. 100. № 2. P. 467--473. doi: 10.1016/j.psj.2020.10.031
12. Zhang L., Zhang H.J., Qiao X., Wu S.G., Yao J.H., Qi G.H. Effect of monochromatic light stimuli during embryogenesis on muscular growth, chemical composition, and meat quality of breast muscle in male broilers // Poult. Sci. 2012. Vol. 91. P. 1026--1031. doi: 10.3382/ps.2011-01899
13. Wang T., Wang Z., Cao J., Dong Y., Chen Y. Monochromatic light affects the development of chick embryo liver via an anti-oxidation pathway involving melatonin and the melatonin receptor Mel1c // Can. J. Anim. Sci. 2014. Vol. 94. P. 391--400. doi: 10.4141/cjas2013-177
14. Archer G.S. Effect of exposing layer and broiler eggs to red or white light during incubation // Int. J. Poult. Sci. 2015. Vol. 14. P. 491--496. doi: 10.3923/ijps.2015.491.496
15. Челнокова М.И., Сулейманов Ф.И., Челноков А.А. Развитие и метаболизм эмбрионов курицы в эмбриогенезе при разном светодиодном освещении яиц во время инкубации // Иппология и ветеринария. 2021. № 4(42). С. 219--224.
16. Hassanzadeh M., Decuypere E., Lamberigts C., Buyse J. Light as exogenous factor can control metabolic disorders and impact embryonic development in broiler chickens--a review. European Poultry Science. 2019. Vol. 83. P. 1350--1359. doi: 10.1399/eps.2019.257
17. Drozdova A., Okuliarova M., Zeman M. The effect of different wavelengths of light during incubation on the development of rhythmic pineal melatonin biosynthesis in chick embryos // Animal. 2019. Vol. 13. № 8. P. 1635--1640. doi: 10.1017/S 1751731118003695
18. Wang P., Sun Y., Li Y., Fan J., Zong Y., Mani I.A., Shi L., Wang Y., Ni A., Ge P., Jiang L., Bian S., Ma H., Yuan Z., Liu X., Chen J. Monochromatic green light stimulation during incubation shortened the hatching time via pineal function in White Leghorn eggs // J Animal Sci Biotechnol. 2021. Vol. 12. P. 17. doi. 10.1186/ s40104-020-00539-x
19. Zhang L., Zhu X.D., Wang X.F., Gao F., Zhou G.H. Green light-emitting diodes light stimuli during incubation enhances posthatch growth without disrupting normal eye development of broiler embryos and hatchlings // Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2016. Vol. 29. P. 1562--1568. doi: 10.5713/ajas.15.0976