卵内共生菌与胆碱协同干预对鸡睾丸组织跨代表观遗传调控的作用及机制研究

本研究针对表观遗传跨代传递机制这一前沿科学问题，通过鸡模型探究了卵内注射共生菌(PoultryStar? PS)与胆碱对雄性生殖腺的跨代影响。研究人员采用三世代实验设计，结合转录组测序(RNA-seq)和简化代表性亚硫酸氢盐测序(RRBS)技术，发现单次F1代干预即可在F3代睾丸中引发1897个差异表达基因(DEGs)和786个差异甲基化区域(DMRs)，而多代重复干预(SYNCHr)效应更强(2804 DEGs/2880 DMRs)。该研究首次揭示营养干预可通过雄性生殖系实现跨代表观遗传调控，为农业育种和人类生殖健康研究提供了新视角。

　　

生命科学领域长期关注表观遗传信息如何突破"魏斯曼屏障"实现跨代传递这一重大科学命题。传统观点认为父系贡献仅限于精子DNA序列，但近年研究发现环境因素可通过改变精子表观基因组影响后代性状。在这项发表于《Scientific Reports》的创新研究中，Mariam Ibrahim团队以波兰绿腿鹧鸪鸡为模型，揭示了营养干预通过雄性生殖系实现跨代遗传的分子机制。

研究聚焦两个关键科学问题：其一，卵内注射的益生菌-胆碱复合物能否穿透生殖系屏障产生跨代效应？其二，单次干预与多代重复干预的效果差异如何？这些问题对理解环境-基因互作、发展新型育种策略具有重要意义。研究人员设计了三世代实验：F1代胚胎在第12天卵龄时分别接受生理盐水(对照)、PS共生菌(SYN)或PS+胆碱(SYNCH)注射；F2-F3代分为单次干预后代(SYNs/SYNCHs)和每代重复干预组(SYNr/SYNCHr)。通过21周龄雄性睾丸组织的多组学分析，首次绘制了营养干预的跨代表观遗传图谱。

关键技术包括：1) 三世代动物模型构建；2) 睾丸组织RNA-seq分析(20M reads/样本)；3) 简化代表性亚硫酸盐测序(RRBS)检测DNA甲基化；4) 差异基因的KEGG/GO富集分析；5) RT-qPCR验证关键基因表达。样本来源于波兰Wagrowiec孵化场的绿腿鹧鸪鸡，每组设置6个生物学重复。

基因表达谱分析

转录组数据显示：单独PS组(SYNs)的效应逐代减弱(F2代11 DEGs→F3代8 DEGs)，而PS+胆碱组(SYNCHs)呈现显著跨代效应(F3代1897 DEGs)。多代重复干预(SYNCHr)产生剂量效应，F3代DEGs达2804个。功能分析揭示这些基因主要富集于细胞骨架组织、细胞外基质等通路，暗示营养干预可能影响精子形态发生。

DNA甲基化特征

RRBS检测发现：SYNCHs组F3代产生786个DMRs(629个差异甲基化基因)，显著多于F2代(181 DMRs)。多代干预组(SYNCHr)F3代DMRs达2880个，且12.78%位于启动子区。甲基化-表达联合分析发现SYNCHs组37个基因存在表观-转录协同调控，包括TGF-β信号通路关键基因。

功能通路解析

KEGG分析显示：单次干预主要影响TGF-β信号通路，而多代干预还激活Wnt信号、黏着斑等通路。特别值得注意的是，胆碱的加入显著增强了与脂肪代谢(脂联素信号)和黑色素生成相关通路的表观调控，这可能是其产生强跨代效应的分子基础。

这项研究首次在禽类模型证明：1) 营养干预可通过雄性生殖系产生跨代表观遗传效应；2) 胆碱与共生菌具有协同增效作用；3) 多代重复干预呈现累积效应。该发现为农业领域"一次干预多代受益"的育种策略提供理论依据，同时提示父系营养状态可能通过表观遗传机制影响后代健康。研究采用的GRCg6a基因组注释不足可能低估了真实效应规模，未来需结合单细胞测序等技术进一步探索生殖细胞特异性表观标记。这些成果对理解环境-基因互作、发展精准营养干预方案具有重要启示。