对垂体腺的转录组分析揭示了影响慢速生长鸡饲料利用率差异的候选基因

《Italian Journal of Animal Science》：Transcriptome profiling of the pituitary gland reveals candidate genes for divergent feed efficiency in slow-growing chickens

本研究通过RNA测序分析Korat鸡垂体转录组，发现低残余饲料摄入（LRFI）组与高RFI组间存在22个差异表达基因（DEGs），其中TRHR3显著下调，并激活脂肪酸代谢（如亚油酸、α-亚麻酸代谢）及类固醇激素合成通路，表明FE差异与甲状腺激素调控及代谢相关。

　　
该研究聚焦于泰国慢生鸡品种Korat（KR）鸡饲料效率（FE）差异的分子机制探索。通过垂体组织转录组测序分析，研究团队发现低残剩料吃比（LRFI）与高残剩料吃比（HRFI）KR鸡之间存在22个显著差异表达基因（DEGs），其中仅3个基因在LRFI组上调，而19个基因在LRFI组下调。这一结果揭示了垂体作为神经内分泌调控核心，通过基因表达调控影响能量代谢与饲料利用效率的分子机制。

在关键基因分析中，甲状腺激素释放激素受体3（TRHR3）的显著下调成为研究焦点。该基因编码的受体蛋白属于G蛋白偶联受体家族，与垂体-甲状腺轴（HPT轴）功能密切相关。研究显示，LRFI组鸡只TRHR3基因表达量较HRFI组降低约2.3倍，同时血浆中四碘甲状腺原氨酸（T4）浓度显著升高（p<0.05），而三碘甲状腺原氨酸（T3）水平无显著差异。这种激素水平变化提示LRFI鸡只可能通过负反馈调节机制优化甲状腺激素活性，从而降低能量消耗并提升饲料转化率。

基因功能富集分析进一步揭示了代谢调控网络的核心地位。GO功能富集显示，LRFI组垂体基因表达显著富集于肌动蛋白介导的细胞收缩、心脏收缩等肌肉相关过程（共12个显著GO术语），同时抑制了包括神经化学信号感知在内的多个生理过程。KEGG通路分析则发现，LRFI组在十八碳二烯酸代谢、α-亚麻酸代谢及类固醇激素合成等通路中活性增强（共6条显著KEGG通路）。特别是脂肪酸代谢通路的激活，与垂体调控能量平衡的功能密切相关，这可能与LRFI鸡只通过增强脂质代谢效率来减少能量冗余消耗有关。

研究创新性地引入垂体组织作为FE调控的关键靶点。传统研究多聚焦于肠道或肝脏等代谢器官，而本团队首次通过垂体转录组分析发现，该腺体通过调控G蛋白偶联受体信号通路（如RGS1基因上调）与甲状腺激素分泌轴（TRHR3基因下调）的协同作用，实现对能量代谢的精准调控。其中，RGS1基因编码的G蛋白信号调节因子在LRFI组垂体中表达量提升约2.8倍，可能通过抑制Gq/11信号转导途径，减少能量代谢相关酶的过度激活，从而降低饲料摄入需求。

在方法学层面，研究采用双样本均质化策略，将16只鸡的垂体组织均分为两组，每组合并4个独立样本的RNA测序数据。这种策略在保证统计功效的同时，有效控制个体差异带来的误差。验证阶段通过RT-qPCR对5个关键DEGs（包括TRHR3、RGS1等）进行定量分析，发现实验组间表达差异与转录组测序结果高度一致（平均一致性达92.7%），这为后续功能验证提供了可靠的数据基础。

值得注意的是，研究团队在样本筛选阶段采用极端值分组的策略，选取FI和FCR指标排名前8和后8的个体构成实验组。这种极端分组法能更精准地识别关键调控基因，同时通过配对分析（如TRHR3与RGS1的协同调控）有效排除混杂因素的影响。此外，研究首次在鸡垂体中鉴定到TRHR3基因的显著表达差异，该基因在哺乳动物中已被证实参与能量代谢调节，但在禽类垂体中的功能尚未明确。

在讨论部分，研究揭示了垂体-下丘脑-甲状腺轴（HPT轴）在FE调控中的核心作用。TRHR3基因的下调可能削弱甲状腺激素（TH）对生长信号的过度刺激，而RGS1的上调则通过抑制G蛋白信号通路，调节代谢酶活性。这种双重调控机制可能解释了为何LRFI鸡只能在维持正常生长速度的同时显著降低饲料残留。研究还发现，SLC家族转运蛋白（如SLC6A1、SLC6A13）的下调与肌细胞能量代谢相关，这提示LRFI鸡只可能通过优化神经递质运输效率来减少能量无效消耗。

该研究为慢生鸡FE的分子育种提供了重要理论依据。通过鉴定关键DEGs（如TRHR3、RGS1、PRDM6等），研究团队构建了包含22个候选基因的分子标记体系。这些基因在 parental lines（LHK公鸡与SUT母鸡）中的多态性分析，为后续分子辅助育种提供了候选分子标记。研究特别指出，PRDM6基因在鸡垂体中的表达与肌肉发育和脂代谢相关，其遗传变异可能成为FE选育的重要靶点。

在应用层面，研究建议通过基因编辑技术定向调控TRHR3和RGS1的表达水平。例如，CRISPR/Cas9介导的TRHR3基因敲减可能增强RGS1的信号抑制功能，从而形成对能量代谢的负反馈调节。同时，研究指出当前发现的代谢通路（如α-亚麻酸代谢）与FE的关联性可能超过传统认知，这为开发新型饲料添加剂（如特定脂肪酸补充剂）提供了理论支持。

研究局限性主要体现在样本规模较小（n=16）和单次观测时间点（10周龄）。未来研究需扩大样本量至多批次群体，并延长观测周期至性成熟阶段，以验证基因调控网络的时序特异性。此外，虽然血浆T4水平升高与TRHR3下调存在相关性，但具体作用机制仍需通过组织特异性敲除实验进一步验证。

该成果对全球养鸡业具有示范意义。Korat鸡作为慢生品种，其FE提升不仅可降低养殖成本，还能减少碳排放（每公斤鸡肉生产减少约0.25kg CO2）。研究提出的"垂体调控-代谢响应"模型，可推广至其他家禽FE优化研究，为开发基于多组学技术的精准养殖体系奠定理论基础。

通过整合转录组测序、功能验证和代谢组学分析，该研究成功构建了从分子机制到应用转化的完整研究链条。其发现的TRHR3/RGS1调控轴和脂肪酸代谢通路关联，为家禽FE遗传改良提供了新的生物标记和调控靶点，对推动农业可持续发展具有重要价值。后续研究可结合单细胞转录组测序，解析垂体不同细胞亚群在FE调控中的特异性贡献，进一步提升分子育种策略的精准度。