基于多组学鉴定影响北京鸭肌内脂肪沉积的关键基因和代谢物

【作者】 刘素丽； 陈安琪； 郭占宝； 邢光楠； 常国斌； 陈国宏； 王志秀；

【机构】 扬州大学动物科学与技术学院； 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所；

【摘要】 引言:北京鸭作为我国特有的肉鸭种质资源,因其卓越的脂肪沉积能力与独特的风味特征,成为烤鸭等传统高端肉制品的核心原料。胸肌的品质直接决定了产品的经济价值。其中,肌内脂肪(IMF)含量直接影响肉质的嫩度、多汁性和风味,对烤鸭品质至关重要。因此,深入解析北京鸭胸肌IMF沉积的分子调控机制,是突破肉品质遗传改良瓶颈的核心科学问题。IMF沉积是一个受到多基因、多通路、多层次(转录、翻译后修饰、代谢)精密调控的复杂生理过程。单一组学(如转录组)的研究难以系统揭示基因-代谢物互作网络,无法精准定位关键调控靶点。研究以42日龄北京鸭为对象,通过转录组和代谢组关联分析系统的鉴定与分析影响IMF沉积相关的基因与代谢物,为靶向提升胸肌肉品质的分子育种提供理论依据。材料方法:本试验以316只健康状况良好的北京鸭为研究对象,统一条件进行饲养管理,自由饮水和采食。试验鸭于42日龄晨饲前禁食12小时后,进行屠宰。屠宰后迅速剥离左侧胸大肌。取部分新鲜胸肌组织于液氮中速冻,随后转移至-80°C超低温冰箱保存,用于后续转录组与代谢组分析。剩余胸肌组织于-20°C暂存。参照国标GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的索氏抽提法,使用无水乙醚作为溶剂,精确测定胸肌样本的IMF含量。结果:在胸肌转录组测序中,以p <0.05,|log2FC|> 2的标准共鉴定到663个差异基因(其中69个基因上调,594个基因下调),对差异基因进行功能富集分析,结果显示主要富集到了脂质运输、脂质分解代谢过程、蛋白质-脂质复合物组装等与脂肪沉积相关的通路上。在胸肌代谢物组测序中,VIP≥1,且p <0.05,FC> 2或FC <0.5的标准对差异代谢物进行筛选,共筛选到40个差异代谢物(其中17个代谢物上调,23个代谢物下调)。对差异代谢物进行功能富集,结果显示主要富集于氨基糖和核苷酸糖代谢、α-亚麻酸代谢、脂肪酸生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成代谢通路。对转录组筛出的差异基因与代谢组筛出的差异代谢物进行联合分析,结果显示差异基因与代谢物共关联到14条共有通路,主要包括胰岛素抵抗通路、丙酮酸代谢通路、碳代谢通路、脂肪酸生物合成通路、糖酵解/糖异生通路等。并对通路中的基因及代谢物进行相关性分析,最终筛到关键代谢物Octadecanoic acid(十八烷酸,脂质代谢物)、Traumatic Acid(创伤酸)和Vitamin C(维生素C)以及关键基因SLC27A2、EGF、COL4A5、NOS2、ALDH6A1、RPS6KA3等对脂肪沉积起调控作用。讨论与结论:本研究通过转录组分析发现差异基因显著富集于脂质分解代谢与转运通路,代谢组分析则显示差异代谢物主要富集于脂肪酸(尤其不饱和脂肪酸)生物合成通路。联合分析进一步锁定14条核心共有通路,如胰岛素抵抗、丙酮酸代谢、糖酵解/糖异生、碳代谢和脂肪酸生物合成等,这些通路相互关联,共同构成一个以胰岛素信号为调控中枢、糖代谢提供原料与能量、最终驱动脂肪酸合成并抑制其分解的网络,导致脂肪沉积。相关性分析筛选出的关键因子,如促进脂肪酸摄取的SLC27A2、影响胰岛素信号的NOS2、糖酵解酶LDHA、氧化还原调节物维生素C以及脂肪酸分子十八烷酸等是该网络中重要的执调控节点,为理解胸肌脂肪沉积的分子基础提供了重要线索。更多还原