基于多组学整合分析揭示鸡肌内脂肪与腹脂特异性沉积的脂质代谢调控机制

《Powder Technology》：Effect of Broiler Litter Stockpiling Methods on Ammonia and Greenhouse Gas Emissions

本研究针对肉鸡育种中肌内脂肪(IMF)沉积不足影响肉质、腹脂(AF)过度沉积增加成本的产业难题，通过靶向脂质组学与转录组学整合分析，系统阐明了IMF与AF的脂质组成异质性，首次发现血清葡萄糖和PS(18:1/22:3)是组织特异性沉积的关键分子，鉴定出肝脏来源的9种脂质直接转运至IMF、2种脂质转运至AF的定向沉积规律，并揭示PRKAG1基因作为调控脂质特异性沉积的关键靶点，为优质肉鸡育种提供了重要分子依据。

　　

随着全球鸡肉消费量的持续增长，肉鸡产业面临着提升生产效率与改善肉品质的双重挑战。现代肉鸡育种在追求生长速度和饲料转化率的同时，却带来了肌内脂肪沉积不足影响风味品质、腹脂过度堆积增加养殖成本的矛盾问题。肌内脂肪作为衡量肉类食用品质的关键指标，其适度沉积能显著改善肉色、嫩度和多汁性；而腹脂作为代谢副产物，不仅降低饲料报酬，更会增加加工负担和环境压力。如何实现"增肌减脂"的精准调控，成为制约优质肉鸡产业发展的核心科学问题。

为解析脂质沉积的组织特异性机制，四川农业大学刘一平教授团队在《Powder Technology》发表了题为"Effect of Broiler Litter Stockpiling Methods on Ammonia and Greenhouse Gas Emissions"的研究论文。该研究以结合了快大型白羽肉鸡与地方鸡种优点的"大恒肉鸡"为模型，通过多组学整合分析策略，系统揭示了肌内脂肪与腹脂沉积的代谢基础。

研究人员采用靶向脂质组学技术对腹脂、肌内脂肪、血清和肝脏样本进行绝对定量分析，结合转录组测序技术比较组织间基因表达差异。实验选取90日龄雌性大恒肉鸡31只，测定活重、腹脂率和肌内脂肪含量等表型性状后，采集相应组织样本。通过维恩分析筛选组织特异性脂质，利用相关性分析鉴定与表型关联的关键分子；采用主成分分析和差异表达分析比较共享脂质的沉积特征；通过脂质-基因共表达网络揭示调控通路；最后利用桑基图可视化肝脏-血清-脂肪组织的脂质转运路径。

概述AF和IMF的脂质谱

脂质类别分析显示，肌内脂肪的鞘脂(SP)和脂肪酸(FA)比例显著高于腹脂，而甘油脂(GL)和固醇脂(ST)比例较低。在脂质亚类水平，肌内脂肪的三酰甘油(TAG)含量最高，而腹脂中二酰甘油(DAG)占比突出。更重要的是，肌内脂肪不饱和脂肪酸比例显著高于腹脂，这为解释其更优的营养价值提供了分子依据。

筛选AF和IMF中的关键脂质

维恩分析鉴定出95种肌内脂肪特异性脂质、156种腹脂特异性脂质和400种共享脂质。相关性分析发现LPI(18:0)、PS(18:1/20:4)和TAG50:0(16:0)等分子对肌内脂肪和腹脂沉积呈现相反调控作用。差异表达分析显示，与腹脂相比，肌内脂肪中197种脂质显著上调，124种脂质下调，这些差异脂质主要富集在TAG和甘油磷脂(GP)亚类。

AF和IMF差异脂质的功能特征

碳链长度分布分析表明，肌内脂肪优先沉积碳原子数大于45的TAG以及长链磷脂分子。不饱和度分析揭示肌内脂肪对含多个不饱和键的脂质具有更强沉积能力。KEGG富集分析显示，肌内脂肪中甘油磷脂代谢、脂肪酸生物合成等通路显著激活，而钙信号通路等与膜信号转导相关的通路则呈现抑制状态。

筛选血清和肝脏中促进AF和IMF沉积的脂质

血清生化指标检测发现，腹脂含量与血糖(GLU)水平呈显著正相关。通过组织间脂质关联分析，首次明确HexCer(d18:1/22:0)和PE(16:1/20:1)两种脂质从肝脏合成后经血清直接转运至腹脂沉积；而Acar(18:0)、FFA(20:3)等9种脂质则定向转运至肌内脂肪。这一发现揭示了肝脏源脂质组织特异性沉积的分子路径。

调控AF和IMF沉积基因的差异表达分析

转录组分析鉴定出2,883个肌内脂肪上调基因和2,878个下调基因。功能富集显示肌内脂肪中线粒体能量代谢相关基因显著激活，而腹脂中SCD、FABP4等脂代谢关键基因表达更高。值得注意的是，GAPDH在肌内脂肪中显著高表达，提示其不宜作为此类研究的内参基因。

AF和IMF脂质组成与基因表达的综合分析

九象限图分析显示脂质代谢受多基因微效调控的复杂性。整合分析发现脂肪酸生物合成和脂肪细胞因子信号通路是共同富集的关键通路。其中PRKAG1基因表达与腹脂含量负相关、与肌内脂肪含量正相关，表明其作为调控脂质特异性沉积的关键开关。

研究结论表明，肌内脂肪与腹脂在脂质组成上存在本质差异：肌内脂肪富含鞘脂和脂肪酸，甘油脂和固醇脂比例较低，且不饱和脂肪酸比例更高。血清中的葡萄糖和PS(18:1/22:3)被鉴定为组织特异性沉积的关键调控分子。更重要的是，研究首次绘制了肝脏源脂质的组织定向转运图谱——HexCer(d18:1/22:0)和PE(16:1/20:1)定向沉积于腹脂，而Acar(18:0)、FFA(20:3)等9种脂质特异性沉积于肌内脂肪。基因调控网络分析发现PRKAG1作为AMPK信号通路的关键组分，通过调控能量代谢平衡实现"增肌减脂"的精准调控。

该研究通过多组学整合策略，系统阐明了肉鸡脂质沉积的组织特异性规律，不仅为理解脂代谢生物学提供了新见解，更为优质肉鸡育种提供了可靠的分子靶标。特别是PRKAG1基因的发现，为通过遗传手段同步改善肉品质和降低腹脂沉积提供了创新解决方案，对推进肉鸡产业可持续发展具有重要实践意义。