黑骨鸡黑色素合成关键候选基因与标记代谢物的鉴定及其调控网络解析

本研究针对黑骨鸡生产中黑色素沉积与生长性状的关键经济指标，通过比较盐津黑骨鸡(YJ)与金陵麻羽黑骨鸡(JL)的转录组和代谢组差异，筛选出TYRP1、KIT、PRKCB和EDNRB2等4个黑色素合成相关基因，以及四氢生物蝶呤(BH4)和N-乙酰神经氨酸2个标记代谢物。研究揭示了黑色素合成的复杂调控网络，为培育优质黑骨鸡品种提供理论依据。

　　

黑骨鸡因其独特的营养价值和药用特性，在"药食同源"理念下备受关注。然而，市场上黑骨鸡肉的黑色素沉积程度差异显著，直接影响其经济价值和功能特性。盐津黑骨鸡(YJ)作为云南地方品种，虽肉质鲜美但生长缓慢；而杂交培育的金陵麻羽黑骨鸡(JL)虽生长快速，却存在黑色素沉积不稳定的问题。这种表型差异背后的分子机制尚不明确，制约了优质黑骨鸡的定向育种。

中国农业科学院动物科学研究所的研究人员通过整合多组学技术，对YJ和JL鸡群的胸肌组织展开系统研究。研究首先建立亮度值(L)与黑色素含量的负相关关系(y=26.94-0.49x, R²=0.504)，为表型筛选提供量化标准。通过极端表型分组策略，从JL群体中筛选出高黑度(HB)和低黑度(LB)个体进行深度解析。

研究采用RNA-seq和LC-MS/MS技术分析胸肌组织，通过DESeq2和OPLS-DA等分析方法鉴定差异表达基因(DEGs)和差异代谢物(DMs)。样本来自120只YJ鸡和120只JL鸡（雌雄各半），最终选取20只YJ雌鸡、20只JL雌鸡及6只HB、6只LB个体进行多组学检测。

黑色素含量与表型特征
数据显示YJ鸡胸肌黑色素含量(8.84±2.87 mg/g)显著高于JL鸡(3.22±0.56 mg/g)，且HB组含量比LB组高33%。相关性分析证实L值与黑色素含量呈显著负相关(r=-0.77, P<0.01)，为后续机制研究奠定基础。

关键基因筛选
转录组分析发现4,183个YJ-vs-JL DEGs和379个HB-vs-LB DEGs，其中81个为共同差异基因。TYRP1在HB组的表达量是LB组的3.48倍，该基因通过催化DHICA氧化促进黑色素生成。EDNRB2表达与黑色素含量呈强正相关(r=0.77)，通过激活Ca²⁺信号通路调控黑色素细胞增殖。KIT基因富集于MAPK/ERK通路，维持黑色素细胞正常功能；而PRKCB可能通过抑制TYR活性负调控黑色素合成。

代谢通路解析
代谢组学鉴定出16个共同DMs，其中BH₄作为酪氨酸酶辅因子，通过促进L-酪氨酸转化直接调控黑色素合成；N-乙酰神经氨酸则通过非竞争性抑制酪氨酸酶活性，降低黑色素产量。这两种代谢物的平衡可能是决定黑度差异的关键因素。

调控网络模型
研究构建了"基因-代谢物-通路"的级联调控网络：EDNRB2/KIT通过MAPK信号激活TYRP1表达，同时BH₄增强酪氨酸酶活性，而N-乙酰神经氨酸则形成负反馈调节。该网络解释了杂交黑骨鸡黑色素不稳定的分子基础。

这项发表在《BMC Genomics》的研究首次系统阐明了中国地方品种与杂交黑骨鸡的黑色素沉积差异机制。发现的4个关键基因和2个标记代谢物不仅为分子育种提供靶点，其构建的调控网络更深化了对禽类色素沉积的理解。特别是BH₄/N-乙酰神经氨酸平衡机制的揭示，为开发功能性饲料添加剂提供了新思路。研究建立的L值量化标准可直接应用于生产实践，助力黑骨鸡产业的标准化发展。