光照是动物生长发育的重要环境因素。视网膜等光感受器接受光线刺激,转化为视神经上的神经冲动,通过视交叉上核（Suprachiasmaticnucleus,SCN）调节颈上神经节释放去甲肾上腺素（Norepinephrine,NE）,与松果体中的肾上腺素能受体结合,调控褪黑素（Melatonin,MLT）合成分泌的节律性,进而影响胰岛素、皮质醇等激素的分泌,最终影响动物生长发育及行为。肉鸡是光敏感动物,可分别通过视网膜、松果体、下丘脑等光感受器,接受外界环境的光信号。不同光照模式对肉鸡的生长、代谢、免疫、繁殖、肠道菌群结构、肉品质和行为等方面产生显著的影响。在肉鸡规模化生产中,通常采用人工补光的方式促进肉鸡生长,提高生产性能,但光照影响肉鸡生长的机制尚无深入研究,因此深入研究光照在调控肉鸡生长过程中的作用,对提升肉鸡的规模化养殖效益和福利水平具有重要意义。褪黑素是光照影响动物生理功能的主要介导者。为揭示光照模式影响褪黑素合成,以及通过褪黑素作用影响肉鸡肠道菌群和行为发生,进而影响肉鸡生长的机制,本研究基于褪黑素的作用,以爱拔益加（Arbor Acres,AA）肉鸡为研究对象,设置短光照组（1L:23D）、长光照组（23L:1D）和正常光照组（16L:8D）三种不同的光周期模式,通过测定血清中褪黑素等生物活性物质的浓度,研究了不同光周期对褪黑素等生物活性物质节律的影响,分析了光周期对肉鸡生长行为的影响;在体外培养的松果体细胞中添加不同神经递质,检测神经递质对松果体细胞合成褪黑素的影响;对比体外培养的松果体细胞和不同光照模式下生长的肉鸡体内褪黑素等物质合成关键酶转录水平变化,分析了光照通过肾上腺素对褪黑素合成关键酶转录的刺激作用;通过对不同光周期模式下,肉鸡的小肠菌群结构和行为的分析,阐明光照通过褪黑素作用影响肉鸡肠道菌群和行为,进而影响肉鸡生长的作用模式。主要结果如下:1.三种不同光周期模式对肉鸡体增重没有显著影响,但是短光照条件下肉鸡的饲料消耗量大,料肉比显著增加。血清中褪黑素等生物活性物质含量检测显示,与正常光照组相比,长期的黑暗条件使褪黑素、去甲肾上腺素和肾上腺素的分泌周期从24 h变为了 12 h。褪黑素合成振幅在长时间黑暗条件下增大为390 pg/mL,峰值可达450 pg/mL,而在长时间光照条件下振幅仅为160 pg/mL,峰值仅为200 pg/mL。褪黑素、去甲肾上腺素、肾上腺素三者的分泌周期高度相关,去甲肾上腺素的分泌节律与褪黑素相反,肾上腺素的分泌节律与褪黑素一致。多巴胺、抗利尿激素、皮质醇和促甲状腺激素的分泌周期与光周期的改变无显著相关,在三种光周期模式下其分泌周期均为24 h。生长素、超氧化物歧化酶和免疫球蛋白G三种物质在血清中的含量没有显著的节律性。2.在体外培养的松果体细胞中添加不同浓度的神经递质,结果显示γ-氨基丁酸、甘氨酸、谷氨酸、组胺和乙酰胆碱等神经递质不能使丧失褪黑素合成节律的松果体细胞恢复褪黑素合成节律,而肾上腺素和去甲肾上腺素可以使体外培养的松果体细胞恢复褪黑素合成节律,二者所需的最低浓度分别为10-13 mol/L和0-11 mol/L。肾上腺素可以显著提升体外培养的松果体细胞中5-羟色胺-N-乙酰基转移酶（Arylalkylamine-N-acetyltransferase,AANAT）编码基因的转录水平,加入肾上腺素2 h后aanat mRNA的丰度升高6倍,12 h后丰度升高至12倍;而加入去甲肾上腺素后aanatmRNA丰度最高仅升高3倍。不同光周期下饲养肉鸡血清中相关激素含量检测显示,肾上腺素浓度比褪黑素早2h达到峰值。研究显示明期和暗期褪黑素合成关键酶转录水平变化与肾上腺素关键合成酶转录水平变化一致,与去甲肾上腺素相反。本研究首次证实肾上腺素可直接刺激aanat基因的转录,推断肾上腺素和去甲肾上腺素协同作用能快速、大幅度影响褪黑素的合成。3.肠道微生物群落结构的变化会影响肉鸡的营养吸收进而影响其料肉比。本研究对三种光周期模式下肉鸡小肠内容物16S rDNA基因的V3+V4区进行了测序,结果表明,短光照组肉鸡小肠内的barnesiella属细菌的丰度明显高于另外两个实验组,含量最高可达17%,比另外两组高3-6倍。而拟杆菌属（Bacteroides）和另支菌属（Alistipes）细菌的丰度比另外两个实验组低,仅占细菌总含量的5%以下,约为另外两组的1/2。KEGG聚类分析表明,光照时间的延长增加了肠道微生物中具有糖代谢和膜转运功能的细菌的基因丰度。对血清中胰岛素和胰高血糖素含量检测显示光周期的变化会影响褪黑素合成,同时影响胰岛素和胰高血糖素的合成节律,从而影响脂肪的合成和料肉比。长光照组肉鸡血清中胰岛素浓度在明期条件下最高,可达32 pg/ml,比短光照和正常光照实验组明期条件下的浓度高20%。短光照组肉鸡血清中胰高血糖素浓度在暗期条件下最高,可达90pg/ml,比另外两组暗期条件下的浓度高12%。因此,长光照组肉鸡的脂肪合成能力高于短光照组。本研究说明短光照通过改变褪黑素分泌的节律,影响肉鸡肠道细菌群落结构,减少肠道内有利于多糖消化、吸收和利用的细菌数量,同时减少胰岛素的合成,降低脂肪合成能力,从而增加料肉比。4.光照可以通过褪黑素的合成影响肉鸡体内相关激素含量的变化,进而影响肉鸡行为。合理光照有利于肉鸡生物学行为的自由表达,提高福利。本研究对三种不同光周期模式下的肉鸡行为进行检测。结果表明,短光照组、长光照组和正常光照组肉鸡维持行为所占时间比例分别为91.87%、94.54%和92.98%,但不同光周期对肉鸡采食、饮水、行走、站立和趴卧等5种维持行为的影响各不相同。光照时间越长,肉鸡采食和饮水行为的持续时间越长,而行走和站立行为持续时间则在正常光照组最长;趴卧行为受光周期影响不显著。短光照周期有利于肉鸡梳羽行为的表达,不利于舒展行为表达。光照时间越短肉鸡的攻击、抓挠、啄物等异常行为持续时间越少。值得注意的是,短光照周期条件下,肉鸡的采食行为频次和平均持续时间降低,但是在连续12 h低频采食后,会出现一个2-4 h的高频采食时段,平均采食时间比例达到60%。将肉鸡各行为与其血清中激素含量进行相关性分析显示,褪黑素、抗利尿激素、皮质醇含量与肉鸡行为存在不同程度的相关性。长光照和正常光照饲养条件下,褪黑素与肉鸡采食行为呈极显著负相关（-0.867,-0.753）,皮质醇与采食行为呈现显著正相关（0.682,0.741）;短光照饲养条件下,皮质醇与肉鸡采食行为呈显著负相关（-0.650）,与趴卧行为呈显著正相关（0.715）。说明光周期可影响肉鸡内分泌,改变其分泌节律,影响其行为,进而影响其生长。本研究证明肉鸡在短光照周期条件下的短时间集中采食行为导致饲料利用率降低、料肉比增高。综合以上研究结果说明,长时间黑暗条件可增加肾上腺素的合成,刺激褪黑素合成关键酶aanat转录,提高褪黑素合成;褪黑素合成的增加导致肉鸡肠道内利于对多糖消化、吸收、转运和利用的细菌数量减少,降低对食物中糖的利用率,同时减少胰岛素的合成,降低脂肪合成能力;另一方面短时间光照导致褪黑素合成的增加可使皮质醇含量降低,降低肉鸡应激能力,使其采食行为发生紊乱,摄食量增加,致使饲料转化率降低;肠道菌群和行为两方面的影响使短光照条件下料肉比增加。本研究分析了光周期对褪黑素等生物活性物质分泌节律的影响,首次实验证实肾上腺素可直接刺激aanat基因的转录,推断肾上腺素和去甲肾上腺素的协同作用可快速、大幅度影响褪黑素合成;证实了光照通过褪黑素改变肉鸡肠道菌群结构、胰岛素合成和行为发生,进而影响肉鸡营养吸收和料肉比的作用方式。本文为构建基于光照周期调控的肉鸡福利化养殖模式提供了理论支持。