初产荷斯坦奶牛多泌乳期转录组与代谢组整合分析揭示乳成分性状的调控机制

为解决奶牛泌乳期乳成分性状的分子调控机制问题，研究人员通过整合25头初产荷斯坦奶牛血液转录组(RNA-seq)和血清代谢组(LC-MS)数据，鉴定出21个与产奶性状相关的功能基因和22个代谢标志物，揭示了PPAR、cAMP等信号通路对胆固醇、维生素B6及脂肪酸代谢的调控作用，为奶牛精准育种提供新靶点。

　　

在奶牛养殖业中，乳产量和乳成分直接决定经济效益，但泌乳期复杂的生理变化使得相关性状的调控机制尚未完全阐明。传统研究多采用单一组学技术，难以全面解析代谢网络与基因表达的协同作用。尤其初产奶牛经历从负能量平衡(NEB)到胎儿发育的生理转变，其分子适应机制亟需多组学整合研究。

中国农业大学的研究团队在《Journal of Dairy Science》发表论文，通过对25头初产荷斯坦奶牛三个泌乳阶段（早期EL、高峰期PL、晚期LL）的血液样本进行转录组测序(RNA-seq)和液相色谱-质谱(LC-MS)代谢组分析，构建了首个覆盖完整泌乳周期的多组学调控图谱。研究采用Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA测序，通过DESeq2筛选差异表达基因(DEG)，结合UPLC-HRMS代谢组数据，利用OPLS-DA和MetaboAnalyst 6.0分析差异丰度代谢物(DAM)，最后通过QTL共定位鉴定关键功能基因。

转录组谱揭示泌乳阶段特异性通路
研究检测到16,147-16,010个表达基因(FPKM>1)，其中EL阶段显著富集于心肌磷脂代谢和内质网蛋白定位通路，PL阶段激活神经肽和G蛋白偶联受体信号，LL阶段则与肾脏形态发生和干细胞维持相关。共发现496个DEG，其中PI3K-Akt和PPAR通路在能量代谢中起核心作用。

代谢组特征反映生理适应机制
鉴定出303种代谢物，包含6种关键脂肪酸（油酸、棕榈酸等）。EL期脂肪酸水平显著升高，与NEB状态下的脂肪动员一致；LPC作为胆碱代谢产物在EL/PL期积累，可能缓解能量负平衡；支链氨基酸(BCAA)在PL期消耗增加，支持乳蛋白合成。

多组学整合发现核心调控网络
通过9象限图分析发现6种脂肪酸与DEG显著相关(|r|>0.6)，其中PPAR信号通路同时调控FABP2、CD36等基因表达。共定位分析鉴定出21个与产奶QTL重叠的DEG，包括参与维生素B₆代谢的AOX1、调控脂解的CREB3L3和炎症因子CXCL8。

该研究首次系统描绘了奶牛泌乳动态的分子图谱，证实PPAR和cAMP通路通过协调脂代谢与炎症反应影响乳成分。发现的FABP2等候选基因为分子育种提供新靶点，而血清LPC和BCAA可作为代谢健康监测指标。研究成果对优化奶牛营养策略和提升乳品质具有重要实践价值。