整合多组学分析揭示3-PGA/G3P/PA轴参与调控鸡胸肌脂质差异组成

【作者】 李鸿泰； 贾继玉； 申璟琦； 代雅琪； 李国喜；

【机构】 河南农业大学动物科技学院；

【摘要】 引言:在全球肉类消费市场中,鸡肉因其高营养价值和健康益处而成为增长最快的肉制品之一。但长期定向选育使快大型肉鸡与地方鸡在肉品质上差异显著,且地方鸡肉质风味明显优于快大型肉鸡。基于前期对不同品种鸡胸肌脂质谱差异特征的研究基础,本研究以脂质分子表型来表征鸡胸肌脂类性状,锁定对表型贡献更大的多通路交汇节点:3-磷酸甘油酸(3-PGA)/甘油-3-磷酸(G3P)/磷脂酸(PA)轴。为客观、准确地解析品种间鸡胸肌脂质差异沉积的遗传调控机制提供新见解,并为优质鸡选育提供分子标记与理论支撑。材料与方法:上市日龄的健康AA肉鸡和固始鸡各3只,采集胸肌样本,液氮速冻,-80°C保存,用于组学检测。脂质组学采用超高效液相色谱串联傅里叶变换质谱(UHPLC-Q Exactive HF-X)进行检测,原始数据导入Lipidsearch软件进行处理。非靶向代谢组学采用UHPLC-Q Exactive HF-X系统,使用Progenesis QI软件对原始数据进行处理。转录组学基于Illumina Novaseq 6000测序平台,Clean Reads与参考基因组GRCg7b进行序列比对。整合分析利用R包OmicsPLS,通过双向正交偏最小二乘法计算样本得分及基因和代谢物的载荷值,评估组学数据集间的内在相关性。结果:脂质组学分析鉴定组间共207个差异表达脂质分子(DELs),相较于固始鸡,AA肉鸡中有101个DELs上调,106个下调。这些DELs主要富集在脂肪细胞因子信号通路及α-亚麻酸代谢等脂质相关通路。鉴于甘油酯(GL)和甘油磷脂(GP)是主要的DELs,进一步分析参与甘油酯和甘油磷脂代谢的DELs,发现固始鸡胸肌中甘油三酯(TG)高表达,而AA肉鸡中磷脂酰胆碱(PC)高表达,这两种脂质亚类可能是速生与慢生鸡种胸肌脂质差异的潜在标志物。代谢组学分析注释到组间共253种差异代谢物(DEMs),其中AA肉鸡胸肌中有86个DEMs上调,48个下调,且以氨基酸及其衍生物为主,而固始鸡则以酯类代谢物为主。这些DEMs主要富集在脂质信号通路、甘油磷脂代谢和谷胱甘肽代谢等通路。转录组学分析鉴定出组间共有1501个差异表达基因(DEGs),AA肉鸡中有719个DEGs上调,782个下调。鉴于脂质代谢和氨基酸代谢是研究重点,我们对这两种通路下的所有DEGs进行了PPI分析。通过将脂质组学和代谢组学作为精准表型整合转录组学,并采用多元回归分析,揭示了两鸡种胸肌脂质组与转录组以及代谢组与转录组数据集之间存在较高的内在相关性。其中TOP DEMs主要为氨基酸类,TOP DELs主要为TG和PC类脂质,且两组间DEGs基本一致。通路富集分析表明,氨基酸代谢、甘油酯和甘油磷脂这三大通路紧密相连并相互作用,其核心节点可归纳为3-PGA/G3P/PA轴。讨论:精准表型对解析性状遗传机制及高效育种至关重要。两鸡种间差异显著的脂质分子主要为GL和GP,而差异代谢物则以酯类和氨基酸类为主,反映出两鸡种在脂质代谢和肌肉生长策略上的差异。固始鸡胸肌中TG类脂质显著富集,且其甘油酯和脂肪酸代谢通路更为活跃,这可能是地方鸡肌内脂肪含量高于快大型AA肉鸡的关键标志。快大型AA肉鸡经长期定向选育,以快速生长为目标,其细胞膜活性和膜脂代谢更活跃,甘油磷脂为其快速肌肉生长提供物质和能量支持。3-PGA是糖酵解的关键中间产物,可转化为参与氨基酸合成的代谢物。G3P作为TG合成前体,也是磷脂合成的重要中间体,经甘油-3-磷酸酰基转移酶催化与脂肪酸结合形成溶血磷脂酸,进而合成PA。PA作为甘油酯和甘油磷脂通路的关键节点,既是TG合成的直接前体,又是GP合成的关键中间体。三大通路通过3-PGA/G3P/PA轴,协同调控细胞能量、膜结构、信号传导及肉质形成。更多还原