《河南农业大学学报》2024年第58卷第3期刊载了河南农业大学动物科技学院、神农种业实验室李帅浩、张鸿源、代雅琪、李鸿泰、谷金星、吴冉和李国喜的专栏论文——“固始鸡胸肌代谢组特征评价及相关基因鉴定”。该研究由神农种业实验室一流课题项目(SN01-2022-05)、国家自然科学基金项目(32072692)和河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2024SJGLX0008)资助。责任编辑曾庆东。
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鸡肉是日常膳食结构中重要的动物性蛋白来源。精准表征鸡肉组成特征特性,揭示鸡肉重要组分及其形成调控的分子机制,是肉鸡遗传育种研究的热点。目前,鸡肉中的风味和香味等特征特性的表征还不够精准,同时,很多地方鸡品种所具有的独特风味和口感,难以通过客观手段进行表征和量化,且鸡肉中存在的对育种具有重要价值的新肉质特性还有待发现和研究。因此,在鸡的肉质改良育种中,对各类品种肉质性状进行精准解析十分重要。
综合运用代谢组学和转录组学数据,有助于更好地理解复杂性状形成的机制,可用于提高对鸡肉质风味形成调控机制的认识。但目前相关研究仅涉及少数鸡品种,地方鸡种的优良肉质特征尚需精确表征,其形成机制仍需进一步探究。
固始鸡为中国著名的肉蛋兼用地方品种,其肉质鲜美、风味独特,是优质鸡育种的良好素材,但缺乏对其肉质性状的精准评价。AA肉鸡为国外引进的快大型品种,具有生长速率快、屠体品质好等良好特征,但其肉品质和风味却明显不如中国地方鸡品种。比较两者的肌肉组成特征特性,对更全面地了解和精准评价固始鸡的肉质特征具有十分重要的意义。
胸肌是鸡肉产量的重要组成部分多作为肉质评价的目标组织。因此,本研究以与固始鸡生理年龄相同的AA肉鸡为对照,检测分析了固始鸡胸肌代谢组谱特征,并结合胸肌转录组数据鉴定了差异代谢物相关基因,从而有助于精准表征固始鸡胸肌组成特征特性,为进一步研究固始鸡优良肉质性状形成调控的分子机制提供了有价值的参考。
试验动物为固始鸡(120日龄)和AA肉鸡(45日龄),各挑选3只健康的个体,取得左侧新鲜胸肌组织样本。根据代谢组学相关方法,对代谢物进行提取;进行液相色谱质谱联用检测,鉴定代谢产物;筛选和注释差异代谢物,评估关联性。
对胸肌样品进行转录组测序,注释,筛选差异表达基因,并进一步开展转录组与代谢组的整合分析,鉴定胸肌中差异代谢物和差异基因共同参与的通路,评价胸肌中差异代谢物和差异基因之间的相关性,最后进行可视化。
代谢组分析显示,2个品种鸡胸肌间共有134种差异代谢物,相对于AA肉鸡,48种差异代谢物在固始鸡胸肌中显著上调,86种差异代谢物显著下调,这些差异代谢物主要归属于氨基酸、脂肪酸和多肽。同时,基于胸肌转录组数据,筛选到1 501个差异表达基因,相对于AA肉鸡,719个在固始鸡胸肌中上调、712个下调。
代谢组和转录组联合分析显示,差异表达基因和差异代谢物在精氨酸和脯氨酸代谢、甘油磷脂代谢、甘氨酸及丝氨酸和苏氨酸代谢等通路显著富集。相关性分析显示,有15个基因–代谢物分子对呈显著正相关,13个基因–代谢物分子对呈显著负相关,涉及L–丝氨酸、4–乙酰氨基–2–氨基丁酸、N2–琥珀酰–L–鸟氨酸、O–磷酸乙醇胺、胆碱等代谢物分子及GATM、SARDH、PTDSS2、ALDH7A1、AGPAT2和EHHADH等基因。
研究结果表明,与AA肉鸡相比,固始鸡中显著上调的差异代谢物磷脂酰乙醇胺、L-丝氨酸、谷胱甘肽、肌肽、肌醇和苹果酸等及其相关差异基因,可作为固始鸡胸肌肉质风味的潜在标志物。
通信作者:
李国喜,河南农业大学动物科技学院教授,博士,博(硕)士生导师,河南省高层次人才,河南省水产学会理事,全国农业行业职业技能大赛水产赛项裁判员,河南省渔业标准化技术委员会委员,河南省渔业行政审批专家,河南省第一次水产养殖种质资源普查技术专家组成员,“科创中国”地方鸡种质资源保护利用产业服务团专家,国家乡村振兴重点帮扶县科技特派团成员。主要从事动物遗传资源评价与优异性状形成分子机制解析研究,主持国家自然科学基金面上项目、“863”专项、“十四五”国家重点研发计划项目子课题等省部级以上项目12项,参与完成国家转基因重大专项等项目30余项。主要完成人获国家科技进步奖二等奖1项(第3),河南省科技进步奖一等奖1项、二等奖2项,授权发明专利20项,培育国审新品种1个,制定地方标准3个;第一或通信作者发表论文60余篇,包括国外高水平论文32篇;主(参)编教材或著作5部。
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