三种鹅尾脂腺发育比较研究：组织形态学与转录组学视角揭示羽毛品质调控机制

《BMC Genomics》：Comparative study on the uropygial glands of three goose breeds: a histomorphological and transcriptomic perspective

本研究针对不同鹅种尾脂腺发育差异影响羽毛品质的机制问题，通过比较四川白鹅、朗德鹅和钢鹅从孵化到性成熟期（0-30周）尾脂腺的组织形态学参数和转录组数据，发现朗德鹅在接近性成熟时尾脂腺脂质合成能力更强，并鉴定出GPAT3、LPIN2、LCAT、PLPP3等关键基因及甘油磷脂代谢通路在品种和年龄相关发育中的核心调控作用，为鹅羽毛性状遗传改良提供理论依据。

　　

鸟类拥有一项独特器官——尾脂腺，它能分泌特殊脂质为羽毛披上"天然防水衣"，维持羽毛柔韧性和抗菌能力。作为羽毛羽绒的主要来源，鹅的尾脂腺发育直接影响其经济价值。然而，不同鹅种在羽毛品质上存在显著差异，其背后是否与尾脂腺发育特性相关？这成为研究者关注的重点。

四川白鹅、朗德鹅和钢鹅作为中国养殖业的重要品种，分别具有产蛋、肥肝生产和肉用等特色，但其尾脂腺发育规律及调控机制尚不明确。为此，四川农业大学的研究团队在《BMC Genomics》发表了系统性研究，通过多维度分析揭示了三种鹅尾脂腺发育的动态变化及其分子调控网络。

研究采用组织形态学测量、石蜡切片染色、RNA测序（RNA-seq）、加权基因共表达网络分析（WGCNA）等技术，以四川农业大学水禽育种实验场提供的三种鹅（各100只雄性）为样本，在0、6、10、30周龄进行采样。通过比较尾脂腺重量、器官指数、组织学参数（如Ⅰ区管状面积、Ⅱ区腔面积和上皮厚度等）以及转录组差异，结合功能富集分析和蛋白互作网络构建，深入解析发育调控机制。

比较三种鹅尾脂腺形态学变化

研究发现三种鹅的尾脂腺重量均随年龄增长而增加，但品种间差异显著：10周龄时朗德鹅尾脂腺重量显著低于四川白鹅（P<0.01）和钢鹅（P<0.05），而到30周龄时却显著高于二者（P<0.01）。尾脂腺器官指数在朗德鹅中从10周到30周显著上升（P<0.05），而在四川白鹅和钢鹅中无显著变化。这些形态学数据提示朗德鹅在性成熟前期尾脂腺发育更为迅猛。

比较三种鹅尾脂腺组织学变化

组织学观察显示，尾脂腺被致密结缔组织包膜环绕，腺体实质由放射状排列的管状结构组成。随着周龄增长，三种鹅的Ⅰ区管状面积、Ⅱ区腔面积和上皮厚度、Ⅲ区腔面积均显著增加（P<0.05）。至30周龄时，四川白鹅的Ⅱ区腔面积和上皮厚度显著大于朗德鹅（P<0.05），而朗德鹅的Ⅲ区腔面积显著大于四川白鹅（P<0.01）。由于Ⅱ区主要负责脂质合成与分泌，Ⅲ区主管脂质储存与运输，这些差异暗示朗德鹅在性成熟期可能具有更强的脂质储存能力。

RNA-seq数据质量控制和读段比对

对四川白鹅和朗德鹅10周龄和30周龄尾脂腺转录组测序共获得292,646,849条原始读段，质控后各样本平均保留24,387,237条清洁读段，Q30值达94.62%，比对率超91.87%。主成分分析显示样本按品种和发育阶段聚类，证明数据可靠性高。

鉴定差异表达基因

在朗德鹅10周龄与30周龄比较中鉴定到1,369个差异表达基因（DEGs），而四川白鹅同期仅发现618个DEGs，表明朗德鹅尾脂腺发育受年龄影响更大。品种间比较显示，10周龄时朗德鹅与四川白鹅有1,312个DEGs，30周龄时增至1,598个，进一步证实尾脂腺发育存在品种特异性。

WGCNA分析鉴定共表达基因模块

通过WGCNA构建的基因共表达网络识别出14个模块，其中MEblue模块与10周龄朗德鹅正相关（P<0.05），与同期四川白鹅负相关；MEbrown模块与30周龄朗德鹅极显著正相关（P<0.01）；MEyellow模块与30周龄四川白鹅正相关（P<0.05）。这些模块与DEGs交集后获得蓝色、棕色1/2、黄色四个DEG簇，用于后续分析。

GO分析

蓝色DEG簇基因显著富集于甘油三酯生物合成过程、脂肪酸分解代谢等脂代谢相关条目；棕色1簇基因主要涉及细胞分化、间充质细胞增殖调控；棕色2簇与细胞分化、器官发育相关；黄色簇则富集于上皮细胞分化等过程。

KEGG富集分析

蓝色DEG簇显著富集于甘油脂代谢、甘油磷脂代谢和PPAR信号通路，其中GPAT3和LPIN2基因同时富集于前两个通路；棕色1簇基因富集于细胞外基质-受体相互作用、甘油磷脂代谢通路，LCAT和PLPP3基因在其中发挥关键作用；棕色2簇与黄色簇分别富集于黏着斑信号、细胞色素P450代谢等通路。

PPI网络识别枢纽基因

蓝色DEG簇中GPAT3、EP300、MGMT等基因被确定为调控品种间早期发育差异的枢纽基因；棕色1簇中TIMP2、MFAP5、LCAT等基因构成年龄相关发育调控网络。这些基因在脂质合成、细胞增殖等过程中起核心作用。

RT-qPCR验证

随机选取5个DEGs进行实时荧光定量PCR验证，表达趋势与RNA-seq结果一致，证实测序数据可靠。

研究结论与讨论

本研究首次系统揭示了三类经济鹅种尾脂腺发育的时空动态规律：朗德鹅在性成熟前期表现出更强的脂质合成与分泌潜力，其尾脂腺重量、Ⅲ区腔面积等参数显著优于中国本土鹅种。转录组分析进一步阐明，GPAT3、LPIN2、EP300、MGMT等基因通过调控甘油磷脂代谢通路影响品种特异性发育，而LCAT、PLPP3、TIMP2、MFAP5等基因则主导年龄相关变化。这些发现不仅为理解鸟类尾脂腺的生理功能提供了新视角，更为鹅羽毛性状的分子育种奠定了理论基础。未来通过调控关键基因表达，有望培育出羽毛品质更优的鹅种，提升养殖经济效益。