基于代谢组和转录组探究大恒肉鸡生长发育中肉质变化及其分子机制

来源 :李菁菁 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sw440
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近年来,研究者们通过选育及遗传改良技术对家禽的生长速度、繁殖性能和饲料利用率等方面进行了深入研究并取得显著进展。然而,禽类生产性能的提高往往伴随肉品质的下降,甚至出现白条纹鸡肉和木质化鸡胸肉等肌肉缺陷问题。因此,如何在保持其生产性能的情况下提高禽肉品质成为了家禽业发展的难题。本研究选取大恒肉鸡不同发育时期的胸肌为实验材料,从物理特性、化学特性、组织学特性及感官特性全面系统地探究了鸡生长发育过程中肉品质的变化过程;利用代谢组技术研究鸡胸肌组织中代谢物的动态变化,筛选并鉴定出对肉质变化具关键作用的代谢物及代谢通路;利用转录组技术研究胸肌组织中基因的时间表达模式,筛选出与肌内脂肪沉积、脂肪酸组成、挥发性化合物相关的基因;通过代谢组数据与转录组数据的关联分析,挖掘出影响不同阶段特定代谢物积累的潜在基因;最后,在鸡肌内前脂肪细胞中对筛选出可能与肌内脂肪沉积相关的基因进行功能的初步探究,为揭示大恒肉鸡肉质变化规律的遗传机理以及优质肉鸡分子育种的应用提供理论基础。研究结果如下:(1)在鸡生长发育过程中,鸡肉品质发生显著变化。随日龄增加,胸肌肉p H值增加,剪切力变大,红度升高,黄度降低,肌纤维直径和面积变大,密度降低,肌内脂肪含量升高,脂肪酸组成逐渐变化,而挥发性风味化合物的变化波动较大。肌内脂肪含量仅与三种挥发性风味化合物显著相关,表明挥发性化合物的产生更多地取决于鲜肉中脂肪酸的组成而不是总肌内脂肪含量。(2)在鸡肉中共鉴定出573种代谢物,同时绘制了关键代谢物在鸡生长发育过程中的动态变化图谱,十五烷酸、硬脂酸、肌酸、肌肽、IMP、L-组氨酸和L-异亮氨酸随日龄增长呈上升趋势;鹅肌肽,DHA、L-天冬氨酸、LPA 18:1和LPI 18:1随日龄增长呈下降趋势;EPA、L-谷氨酸、LPI 20:4、磷酸肌酸和牛磺酸在不同日龄间波动变化。总体来说,180日龄鸡肉具有最佳的抗氧化性、鲜味及营养价值。差异代谢物KEGG富集分析结果表明果糖和甘露糖代谢通路、花生四烯酸代谢通路、类固醇激素生物合成通路、核黄素代谢通路、不饱和脂肪酸的生物合成通路、亚油酸代谢通路是日龄影响鸡肉代谢物组成的主要代谢途径。(3)通过转录组测序筛选出大量不同日龄间的差异基因,STEM分析结果确定了12种基因表达模式,其中ME 11表现为随日龄增加表达量持续上升,而ME 2表现为随日龄增加表达量持续下降。基因共表达网络分析结果表明脂肪酸含量与那些随日龄逐渐上调或下调的基因更相关,而挥发性风味化合物含量与随着日龄波动的基因更相关。转录组与代谢组联合分析结果表明GART、ALDH6A1、MFSD2A、DGAT2、NAMPT、CYP3A4、LIPA、GALM、IL4I1、PIK3CG、CYP2D6、PLTP和PNMT等基因是日龄影响代谢物积累的原因,同时这些基因也是进一步研究鸡生长发育过程中肉质变化的重要候选基因。(4)研究发现MFSD2A可促进鸡肌内前脂肪细胞的增殖和迁移,并可能通过PPAR信号通路促进鸡肌内前脂肪细胞分化及脂滴形成。综上所述,本研究从组织和细胞水平探讨了鸡生长发育过程中(60、90、120、150、180日龄)胸肌组织的肉质变化规律、肉质相关关键代谢物变化规律,筛选鉴定出影响肌内脂肪沉积的关键基因,并在鸡肌内脂肪细胞上进行功能验证,为深入研究鸡不同发育阶段肉质变化提供科学理论依据,也为深入挖掘肌内脂肪沉积的分子机制及作用机理,提高鸡肉品质奠定基础。
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