我国拥有丰富而优良的地方猪遗传资源，大多数中国本土猪种和新培育的黑猪都表现出独特的风味，这种风味是通过涉及与脂质氧化有关的风味前体的复杂反应产成的。然而，风味物质形成的分子调控机制和关键基因仍不清楚。因此，有必要整合挥发组学、脂质组学和转录组学来表征和阐明中国本土猪猪肉与杂交猪猪肉风味物质差异的分子机制。
浙江省农业科学院畜牧兽医研究所的Wang binbin 等在LWT - Food Science and Technology发表题为Construction of a molecular regulatory network for lipids and volatile flavor in Chinese indigenous and hybrid pig pork through integrating multi-omics analysis（整合多组学分析构建中国本土猪肉和杂交猪肉脂质和挥发性风味的分子调控网络）的研究性论文。作者通过挥发组学、靶向脂质组学和转录组学构建调控猪肉风味和脂质成分的分子网络。研究结果表明，绿嘉黑猪（LJH）猪肉和金华猪（JH）猪肉的感官评分和大部分肉质指标均显著优于杜长大猪（DLY）猪肉。在三个猪种中检测到22种不同的挥发性有机化合物（VOCs）和21种不同的脂质。转录组学数据表明，在三次配对比较中发现了73个重叠的差异表达基因（DEGs）作为候选基因。同时，利用皮尔逊相关系数（|R| > 0.6）构建了基因-脂质-VOCs的相关网络。此外，功能富集分析显示，有六个重要的DEGs可能参与了脂质代谢途径。研究结果为理解猪肉风味的基因-脂质-挥发性有机化合物轴提供了一个新的视角，并为培育优质猪肉建立了理论框架。
研究成果
作者采用盲评法获得了来自三个品种的12个背最长肌样品的感官评分。如图1所示，与DLY猪相比，LJH猪和JH猪在风味、甜味、鲜味和口感方面的得分明显更高（P < 0.01）。此外，LJH猪的余味指标明显高于DLY组（P < 0.01），而JH猪和DLY猪之间则无明显差异。这些结果表明，DLY猪的风味和食味质量指标得分最低，JH猪和LJH猪的肉质得分最高。
如图2所示，三个猪种的pH24h值在统计上没有明显差异。但是，JH猪肉的L*值和b*值显著低于DLY猪（P < 0.05），而LJH猪肉的a*值显著高于DLY猪（P < 0.01）。在滴水损失和保水性方面，JH猪的数值明显低于LJH猪和DLY猪。相反，DLY猪的蒸煮损失和剪切力高于JH猪和LJH猪。这表明，在烹饪后，DLY猪肉的水分会大量流失，导致其质地变干、变硬，导致剪切力增加，从而使DLY猪肉的感官评分明显低于其他两个品种。LJH猪的肌内脂肪含量达到4.48%±0.01，明显高于JH猪（2.42%±0.01）和DLY猪（2.02%±0.01）。
图1 不同品种猪肉感官特征的描述性统计
图2 三种猪肉肉质指标的描述性统计。pH24h：屠宰后 24 小时的pH；DL：滴水损失；WHC：保水性；CL：蒸煮损失；WBSF：Warner Bratzler剪切力；IMF：肌内脂肪。
为了深入研究JH、LJH和DLY猪肉中VOCs的差异，作者利用基于GC-IMS的挥发组学分析了VOCs，鉴定了三种猪肉中的70种VOCs。其中，有50种带有CAS注释的风味化合物被选为潜在的特征香气成分，包括醛（30）、酮（10）、醇（8）、羰基（1）和含N的化合物（1）。如图3所示，PCA聚类分析结果显示，三种猪肉之间存在明显的差异，其中成分1占变异性的44.6%，成分2占变异性的31.0%。在三种猪肉中检测到22种显著差异的VOCs（VIP >1，FDR 调整P值0.05），这些关键 VOCs主要由15种醛、4种酮和3种醇组成。
图3 挥发组学结果显示三种猪肉中挥发性有机化合物（VOCs）存在显著差异。（A）三种猪肉中VOCs的主成分分析图。（B）基于偏最小二乘法判别分析（PLS-DA），检测出22种差异VOCs（VIP >1，FDR 调整后P值 < 0.05）。（C-E）22种差异VOCs的含量。（F）三种猪肉中22种差异VOCs表达的热图（数值标准化）。
如图4所示，三种猪肉中共检测到760种脂质，在正离子和负离子模式下分别鉴定出351种和409种脂质，并分为18种脂质和17种脂质，主要是磷脂，在种类和数量上构成了最高丰度。此外，PCA结果显示，每种猪肉类型都有明显的聚类，可以与其他类型的猪肉明显区分开来，并且统计结果显示总脂质含量存在明显差异，LJH猪肉的总脂质含量最高，而JH猪肉的总脂质含量最低。为了进一步了解三种猪肉的风味差异，根据PLS-DA和方差分析的结果，确定了21种具有显著差异的脂类。这些差异脂质包括10种TG，在LJH中含量最高，这可能与LJH猪肉中IMF含量较高有关。
图4 基于靶向脂质组学鉴定三种猪肉中的不同脂质。（A）正电离模式下脂质种类的百分比。（B）负离子模式下脂质种类的百分比。（C）脂质的PCA评分图。（D）脂质的PLS-DA评分图。（E）三种猪肉品种之间总脂质数量的差异（P < 0.01）。（F）21种不同脂质的VIP图和热图。
作者对三个猪种（n=6）的背最长肌进行了转录组学测序，对原始数据进行过滤和质量控制后，获得了60.8 GB的纯净数据。PCA 显示了三个品种之间不同的主要成分，每个品种都有明显的聚类，并与其他品种有明显区别。PC1占变异的21.9%，PC2占13.9%。利用DESeq2软件，作者在LJH、JH和DLY猪之间鉴定出了3927个DEGs。与DLY相比，LJH猪有543个上调基因和1120个下调基因，而JH猪有617个上调基因和571个下调基因。与JH相比，LJH群体有1383个上调基因和1505个下调基因。LJH猪的基因表达模式与其他两个品种有显著不同。
图5 基于转录组学鉴定三种猪肉中的差异表达基因（DEGs）。（A）三种猪肉的PCA分析。（B）通过三对比较分析获得的DEGs数量。（C）基于标准化基因表达的所有DEGs表达水平热图。（D）三对比较分析得出的DEGs重叠结果。
对三个组学进行相关性分析，以阐明基因表达、脂质代谢和挥发性风味化合物之间的关系。根据三个猪种的转录组学数据，在三对比较中发现了73个重叠的DEGs作为候选基因。随后，对58个蛋白编码DEGs、21个差异脂质和22个差异VOCs进行了成对皮尔逊相关分析。一些DEGs的表达与TAG含量呈强负相关，但与其他类型的脂质含量呈强正相关。此外，对重叠的58个蛋白编码DEGs进行了功能富集分析，以探讨这些DEGs在脂质代谢中的作用。与脂质代谢相关的KEGG通路和GO术语主要包括磷脂酰肌醇信号系统、胰岛素抵抗、胰岛素信号通路、脂肪细胞因子信号通路和脂肪酸氧化正调控。这五条途径主要涉及六个关键候选基因，包括二酰甘油激酶δ（DGKD）、突触小泡磷酸酶2（SYNJ2）、PPARGC1A、蛋白激酶AMP激活非催化亚基γ 2（PRKAG2）、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体1型（PTPN1）和核受体亚家族4A组成员3（NR4A3）。通过探索与这些基因相关的代谢途径，可以推断它们可能调控脂质生成和脂质分解。
图6 转录组学、脂质组学和挥发组学的综合分析。（A）差异脂质与差异VOCs之间的相关性和弦图。（B）差异脂质、VOCs和DEGs的网络交互图。四边形表示 DEGs，圆形表示差异脂质，六边形表示差异VOCs。红线表示两种物质之间的正相关性，蓝线表示负相关性。（C）基于58个候选DEGs的前5个明显富集的KEGG通路和GO术语及其相应基因。
图7 六个关键DEGs和差异脂质的假定连接网络。绿色矩形和黄色圆圈代表重要的DEGs 和差异脂质。
总结
总之，与DLY猪相比，LJH猪和JH猪的感官指标和肉质指标更令人满意。根据挥发组学、靶向脂质组学和转录组学分析，构建了基因-脂质-VOCs分子调控网络，并确定了在脂质分解调控中起重要作用的六个关键基因。这些发现为理解猪肉风味提供了基因-脂质-挥发性有机化合物轴的新视角和理论框架，将为通过猪育种选育提高猪肉品质提供宝贵的资源。
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原文链接
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Wang B B, Qin K P, Qi K K, et al. Construction of a molecular regulatory network for lipids and volatile flavor in Chinese indigenous and hybrid pig pork through integrating multi-omics analysis. LWT - Food Science and Technology, 2024, 199: 116143.
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文字：侯玉澄
校编：张 淼
排版：陈天龙
审核：李春保
