鸽胸肌脂肪酸组成动态变化与基因共表达网络的发育阶段特异性调控研究

本研究针对鸽肉品质形成中脂肪酸沉积的分子机制不明的问题，通过整合GC-MS/MS脂肪酸组学和转录组测序技术，系统解析了鸽胸肌5个发育阶段（28天至48月龄）的脂肪酸组成规律，并利用WGCNA构建了与PUFA（如DHA和EPA）、MUFA等关键性状显著相关的基因共表达模块（绿色、黄色、蓝绿色模块）。研究发现RPS16、NDUFS6、RHOJ、NUDT12等枢纽基因通过核糖体活性、氧化磷酸化和不饱和脂肪酸生物合成通路调控脂质代谢，为鸽肉品质改良的分子育种提供了新靶点和理论依据。

　　

鸽肉因其细腻的质地、高蛋白含量和丰富的多不饱和脂肪酸（PUFA）而备受推崇，尤其是对人体健康有益的Omega-3系列脂肪酸如EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）。然而，鸽子胸肌中脂肪酸沉积的动态变化规律及其背后的分子调控机制长期以来缺乏系统研究。随着消费者对肉类营养品质要求的提高，解析鸽肉脂肪酸组成的发育特性并挖掘其遗传调控基础，成为畜禽品质育种的重要课题。以往研究表明，脂质代谢往往由协调的基因表达程序控制，但禽类尤其是鸽子在这一领域的转录组调控网络仍属空白。

为了填补这一知识缺口，由Suwei Zheng、Haobin Hou、Xin Li等来自上海市农业科学院的研究团队在《Food Chemistry: Molecular Sciences》上发表了最新成果。他们采用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）和转录组测序技术，对“申旺1号”肉鸽5个发育阶段（28日龄、3月龄、6月龄、12月龄和48月龄）的胸肌样本进行多组学分析，结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）、蛋白互作（PPI）网络构建和功能富集分析，首次揭示了鸽子胸肌脂肪酸组成的发育动态变化规律及其基因调控网络。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：基于GC-MS/MS的靶向脂肪酸定量分析、Illumina NovaSeq 6000平台的转录组测序、WGCNA构建基因模块与性状关联网络、GO/KEGG功能富集分析、STRING数据库和Cytoscape的PPI网络分析，以及RT-qPCR对枢纽基因表达进行验证。样本来源于上海金皇鸽业有限公司提供的商业品种“申旺1号”，按年龄和性别平衡原则选取60只鸽子分为5组。

3.1. 鸽胸肌脂肪酸代谢谱

通过GC-MS/MS共鉴定出39种脂肪酸，包括16种饱和脂肪酸（SFA）、9种单不饱和脂肪酸（MUFA）和14种多不饱和脂肪酸（PUFA）。总脂肪酸含量随年龄增长呈下降趋势，其中MUFA逐渐减少，PUFA在6月龄达到峰值（402.7 μg/g）。值得注意的是，EPA含量从28日龄的29.4 μg/g显著下降至48月龄的8.6 μg/g，而DHA则从44.5 μg/g上升至92.2 μg/g，表明这两种具有重要健康功能的PUFA呈现相反的发育动态变化。主要脂肪酸包括棕榈酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1 n-9）、亚油酸（C18:2 n-6,9）和花生四烯酸（ARA），它们占总脂肪酸含量的85%以上。

3.2. 差异表达基因分析

转录组测序共识别出17,095个表达基因，主成分分析（PCA）显示不同发育阶段的样本呈现明显聚类。差异基因分析发现，相邻发育阶段间存在大量差异表达基因，如M6 vs. M12组差异基因数量达1431个，表明胸肌在6至12月龄期间发生显著的转录组重编程。

3.3. WGCNA分析

选取14种高丰度脂肪酸与转录组数据整合进行WGCNA，确定软阈值功率β=4后共识别出6个基因共表达模块。其中蓝绿色模块与C16:0、C16:1 n-7、EPA、C18:2 n-6,9,12等6种脂肪酸呈显著正相关；绿色和黄色模块与ARA含量高度正相关；棕色和红色模块则与多种PUFA呈负相关。

3.4. 功能富集分析

正相关模块的枢纽基因主要富集于核糖体活性、线粒体代谢和多肽生物合成过程，KEGG通路分析显示不饱和脂肪酸生物合成、磷脂酰肌醇信号和氧化磷酸化通路显著富集。负相关模块基因则与蛋白酶体降解和核糖体组装相关。

3.5. PPI网络构建

通过PPI网络和MCC算法从各模块中筛选出顶级枢纽基因：绿色模块中的RPS16、RPS27等核糖体基因；黄色模块中的NDUFS6、ATP5MJ等线粒体电子传递链基因；蓝绿色模块中的RHOJ、GNAI2等细胞信号调控基因；棕色模块中的RAN、HAT1等蛋白降解相关基因；红色模块中的NUDT12等代谢调控基因。

3.6. RT-qPCR验证

对RHOJ、HAT1、NUDT12、NDUFS6和RPS16等5个枢纽基因进行表达验证，结果显示RHOJ（r=0.623）、HAT1（r=0.572）和NUDT12（r=0.554）的qPCR结果与RNA-seq数据显著相关，证实了转录组数据的可靠性。

研究表明，鸽胸肌脂肪酸组成具有明显的发育阶段特异性，其中6月龄时PUFA含量达到峰值，提示该阶段可能是鸽肉营养品质最优的时期。通过WGCNA鉴定的基因模块和枢纽基因揭示了核糖体蛋白（如RPS16）、线粒体复合物亚基（如NDUFS6）、信号转导因子（如RHOJ）和代谢酶（如NUDT12）在调控脂肪酸代谢中的重要作用。这些基因通过氧化磷酸化、不饱和脂肪酸生物合成和磷脂酰肌醇信号通路等机制，共同影响胸肌中脂肪酸的沉积模式。

该研究不仅首次构建了鸽胸肌脂肪酸组成的基因调控网络，拓展了WGCNA在禽类脂质代谢研究中的应用，还为通过分子育种手段改善鸽肉品质提供了重要的理论依据和候选靶基因。未来研究可通过功能验证实验深入解析这些枢纽基因的具体作用机制，并结合多组学方法进一步优化鸽子的营养品质育种策略。