热应激对小反刍动物生长性能的影响机制及人工智能辅助缓解策略研究

本研究针对气候变化下热应激对小反刍动物生长性能的负面影响，系统探讨了其内分泌调控机制（GH/IGF-1轴、甲状腺激素）和分子通路（MSTN、LEP等基因表达），创新性提出整合人工智能（AI）与基因组学技术构建生长评估模型。研究人员通过多组学分析揭示了热应激导致生长抑制的关键生物标志物，为培育耐热品种和开发精准营养干预提供了理论依据，对保障全球畜牧业可持续发展具有重要意义。

　　

随着全球气温持续攀升，热应激已成为威胁畜牧业生产的重大挑战。尽管山羊和绵羊等小反刍动物以耐粗饲著称，但极端高温仍会显著降低其生长速度、饲料转化率和肌肉发育，造成严重经济损失。这背后涉及复杂的生理机制——从下丘脑-垂体-甲状腺轴紊乱到肌肉特异性基因表达失调，但目前缺乏系统性的解决方案。

印度Rajiv Gandhi兽医教育与研究所（RIVER）的Silpa Mullakkalparambil Velayudhan团队在《Animal Frontiers》发表的重要研究，首次将传统生长评估指标与人工智能技术相结合，揭示了热应激影响小反刍动物生长的多维度机制。研究团队通过整合内分泌检测（甲状腺激素T₃/T₄、生长激素GH）、分子生物学分析（qPCR检测MSTN、GHR等基因）和计算机视觉技术，构建了涵盖生理-分子-行为多层次的评估体系。

关键技术包括：1）建立热应激绵羊和山羊模型，监测生长性能参数（ADG、FCR）；2）采用转录组学筛选差异表达基因（DEGs）；3）开发基于卷积神经网络（CNN）的体况评分系统；4）应用全基因组关联分析（GWAS）定位耐热相关SNP位点。

热应激对绵羊生长性能的影响

数据显示持续热应激使羔羊日增重降低23%，这与甲状腺激素T₄水平下降40%显著相关。研究首次发现PITX2基因在热应激绵羊骨骼肌中的表达量仅为对照组的35%，该基因调控肌原细胞分化的机制被证实是生长受阻的关键因素。

热应激对山羊内分泌的调控

在Malabari山羊中观察到GH和IGF-1的血清浓度与直肠温度呈负相关（r=-0.82）。值得注意的是，热应激环境下LEPR基因在脂肪组织的表达量骤降60%，这解释了为何高温条件下动物难以维持正常体况。

分子标记的发现

通过比较基因组学鉴定出7个核心耐热基因：MYO5A（肌球蛋白）、STEAP3（金属还原酶）、KSR2（激酶 suppressor）等。其中CAST基因的rs587780904位点与热应激下体重保持能力显著相关（P<0.01）。

AI技术的创新应用

研发的深度学习方法通过体尺参数预测体重的准确率达94%，较传统回归模型提升21%。

为现场监测提供了可靠工具。

该研究开创性地提出"三位一体"缓解策略：1）改良棚舍设计（双墙隔热结构结合雾化降温）；2）功能性添加剂组合（硒强化酵母+维生素E）；3）标记辅助育种（基于GHR基因g.1256C>T多态性选育）。这些发现为应对气候变化下的畜牧业生产提供了重要范式，其中AI与基因组学的融合应用尤其值得关注，将推动精准畜牧业的创新发展。