编者按： 习近平总书记指出：“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”中国照明学会高度重视科普工作，深入贯彻落实《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》《中国科协科普发展规划（2021—2025年）》，按照中国科协科普工作有关要求，持续加强学会科普能力建设。 为普及照明知识，弘扬科学精神，推动学术资源科普化和科技成果快速转化，助力营造热爱科学、崇尚创新的社会氛围，中国照明学会决定在学会官网(www.cies.ac.cn)和微信公众号(CIES1987)开设“科普专栏”，向社会提供科学、权威、专业的照明科普内容，打造具有知识性、专业性和服务性的科普平台。 中国照明学会科普专栏以“弘扬科学精神，激发创新活力”为理念，将涵盖照明领域前沿科技、健康生活、实用技术、趣味知识和相关资讯等内容。热烈欢迎照明领域科学家、企业家、设计师和广大科技工作者积极参与科普工作，为“科普专栏”提供照明科普作品。作品请发送至学会邮箱：cies19870601@163.com。投稿过程中若有疑问，可联系中国照明学会秘书处（联系人：毕小曼，电话：010-65812194）。 中国照明学会科普专栏第3期邀请江苏科技大学副教授、硕士生导师俞玥，撰写了题为《家禽如何感知光的世界》的科普文章。俞玥副教授长期从事畜禽光环境健康养殖及信息感知研究，以第一作者/通讯作者在《Science of the Total Environment》《Transaction of the ASABE》《农业工程学报》等SCI/EI权威期刊发表论文16篇，以前三作者身份参与撰写并发布2项CSAS团体标准。主持多项科研项目，其中获批国家自然科学基金青年基金项目、农业农村部重点实验室开放基金，湖州市科技项目重点项目，作为研究骨干成员参与国家重点研发计划。并于2018年入选湖州市1112人才计划、2021年入选江苏省双创博士人才计划。
家禽如何感知光的世界
当晨光破晓，一声清脆的鸡鸣划破宁静的农场，你是否好奇过这些农场之王是如何感知光的世界的？接下来就给大家一一解惑。
家禽是人类重要的农业资源，其中鸡作为最为常见的一种家禽，在全球范围内广泛饲养和养殖。在鸡的生产和养殖过程中，环境因素对鸡的健康和行为产生着重要影响，其中光线作为一种重要的环境因素一直备受关注。家禽的眼睛具有惊人的色彩视觉能力，它们不仅能看到人类能见到的颜色范围，甚至能观察到紫外线光谱。在家禽光照管理过程中，光源种类、光照强度、光照时间、均匀性和光波长（光颜色）等因素均会对禽类生长产生影响。其中光色影响最为突出，蓝绿光会影响生产性能、肌肉发育和肉品质等方面，而红光可将蛋鸡产蛋日龄提前，提高产蛋量还可减少禽类啄癖行为的发生。和红白光相比，绿光可促进下丘脑促生长激素释放激素（GHRH）和血浆生长激素（GH）释放，加快禽类生长发育。此外，短波光比长波光可更好地抑制松果体分泌褪黑素，影响睡眠质量，牵引昼夜节律。
那么家禽的光感受器类型有哪些呢？
视觉感知中光感受器（Photoreceptor）主要是指视网膜中感光细胞。如图1所示，与人类相比，禽类视网膜中感光细胞种类更丰富，共包含3大类、7小类感光细胞。
第一大类是4种单视锥细胞（Single cone），其主要功能是调节禽类色彩感知能力；
第二大类是两种双视锥细胞（Double cone），可感知偏振光和物体运动信息；
第三大类是视杆细胞（Rod），主要负责感受昏暗光环境下亮度变化。包括人类在内的灵长类动物视网膜所独有的中央凹区域集中许多视锥细胞，负责视觉高清成像，而禽类视网膜感光细胞呈现半随机分布（Semi-random mosaic），使禽类可凭借高视觉敏锐度感知各种波长的光。
图1鸡视网膜七类感光细胞
家禽在感知到光信息后大脑是如何做出反应的呢？
禽类感知外界光刺激途径主要包括下丘脑光受体和视网膜光受体，将光信息转化为电信号，影响脑垂体释放激素调节机体生长发育、生产性能和行为活动。光照可直接作用于肉鸡眼球，光信号经视锥视杆细胞转化为电信号后传递至大脑皮层形成视觉。另外，如图2所示，光照也可作用于禽类视锥视杆细胞，产生神经冲动传递到下丘脑，或光信号直接透过禽类颅骨刺激下丘脑上的光感受体，两条非视觉通路相互作用，促进下丘脑分泌促性腺激素释放激素（Gonadotropin releasing hormone, GnRH），对垂体前叶（Anterior pituitary）产生刺激，影响相关性腺激素分泌。此外，下丘脑也可通过视交叉上核（Supraoptic nucleus, SCN）和松果体（Pineal gland）调节钟基因（cClock, cBmal1, cB⁃mal2, cCry1, cCry2, cPer2, cPer3）表达和褪黑素（Melatonin）合成关键—芳烷基胺N-乙酰基转移酶 （Arylalkyl amine N- acetyltransferase, AANAT）的转录，影响褪黑素合成与分泌、禽类生理节律。鸟类生理节律由主时钟（Master clock）驱动，包括SCN、松果体和视网膜，亮暗周期是同步节律变化（如免疫反应）的重要线索。
图2 禽类非视觉效应
现阶段对于光对家禽的影响研究主要集中于光谱成分对家禽生产性能的影响，而光谱成分对于家禽生长发育的调节机制研究相对还比较少。难以从理论角度出发改善家禽生产过程中的光照环境，来提高禽类养殖福利。那么梳理禽类视觉及非视觉的光感受机制研究，阐明光谱成分如何通过这两个途径调节家禽视觉感知和生理节律在家禽未来的生产研究中极为重要，可为家禽生产中光环境设计和潜能提升提供参考。
基于家禽的特殊视觉生理结构，我们今后可以主要集中于以下两点：①应用遗传学、分子生物学、蛋白组学等现代生物技术探索家禽光感受机制，明确家禽和人类光感受机制区别，以便为家禽光环境设计提供理论指导。②进一步探索家禽在不同生长阶段对于不同光谱、光照周期、光照强度的需求，制定适合家禽生长，可有效提升禽肉或禽蛋品质的光照制度，以推动国内家禽产业快速发展。
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策划制作
作者丨俞玥 江苏科技大学副教授
审核丨中国照明学会学术工作委员会、中国照明学会专家工作委员会
出品丨中国照明学会
