《Poultry Science》：Expression of myogenic, growth related, mitochondrial and antioxidant genes across developmental stage, muscle type, and genotype in Japanese quail skeletal muscle
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本研究针对不同基因型日本鹌鹑骨骼肌中肌源性因子（MYOD1、MYOG、PAX7）、生长调控基因（IGF1、GHR、MSTN）、线粒体功能基因（ANT、COXIII、UCP）和抗氧化基因（SOD1、CAT）的表达动态，系统解析了发育阶段（出雏后3天/42天）、肌肉类型（氧化型股二头肌/糖酵解型胸大肌）和基因型（日本系、Jumbo系、Texas系）的三维调控网络。研究发现早期阶段肌生成相关基因和IGF1显著高表达，后期MSTN和UCP表达上调，揭示了肌肉成熟与代谢适应的分子基础，为禽类肌肉发育生物学提供了多维度表达谱参考。
在禽类生理学研究领域，日本鹌鹑（Coturnix japonica）因其世代间隔短、生长速度快、饲养成本低等优势，已成为探索肌肉发育机制的重要模型生物。不同鹌鹑品系在生长性能、肌肉品质和代谢特征方面存在显著差异，但迄今为止，科学家们对控制肌肉生长的关键基因如何在不同发育阶段、不同代谢类型的肌肉组织以及不同遗传背景的个体中协同表达的认知仍存在空白。特别是在出雏后的早期发育阶段，肌源性调控因子、生长相关基因、线粒体能量代谢基因和抗氧化防御系统如何响应发育信号，以及这些响应是否因肌肉类型（如氧化型股二头肌与糖酵解型胸大肌）和基因型（如日本系、Jumbo系、Texas系）而异，尚缺乏系统性的研究。为了解决这一科学问题，来自塞尔丘克大学的研究团队开展了一项精心设计的实验，对上述四组功能相关基因的表达模式进行了全面分析，相关成果发表在《Poultry Science》上。
研究人员采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术，检测了36只鹌鹑（涵盖三种基因型）在出雏后第3天和第42天时股二头肌和胸大肌中12个关键基因的表达水平。技术方法的核心包括：采用3×2×2因子实验设计（基因型×肌肉类型×发育阶段），每个组合6个生物学重复；使用TRIzol法提取总RNA，经DNase I处理后反转录为cDNA；以β-肌动蛋白（ACTB）作为内参基因，通过2–ΔΔCt方法计算相对表达量；表达数据根据其分布特性，分别采用三因素方差分析（ANOVA）或对齐秩变换方差分析（ART-ANOVA）进行统计学处理。
肌源性基因（MYOD1, MYOG, PAX7）
研究发现肌源性调节基因的表达受到发育阶段、肌肉类型和基因型之间复杂的交互作用调控。MYOD1的表达存在显著的发育阶段×肌肉类型以及发育阶段×基因型交互作用。MYOG的表达则表现出显著的发育阶段×基因型交互作用。而PAX7的表达主要受发育阶段×肌肉类型交互作用的强烈影响。总体而言，MYOD1和MYOG在出雏后第3天的表达水平显著高于第42天，这反映了早期阶段活跃的成肌细胞增殖和分化过程。PAX7在胸大肌中于第3天呈现较高表达，暗示该肌肉在早期发育中拥有更活跃的卫星细胞池。
生长相关基因（IGF1, GHR, MSTN）
生长相关基因的表达模式同样显示出显著的交互效应。IGF1的表达受到发育阶段×肌肉类型和发育阶段×基因型交互作用的显著影响。GHR的表达不仅存在发育阶段×肌肉类型的交互作用，还观察到了发育阶段×肌肉类型×基因型的三阶交互作用。MSTN的表达则表现出显著的发育阶段×肌肉类型交互作用。值得注意的是，IGF1在第3天高表达，而MSTN在第42天表达上调，这与肌肉生长从早期合成代谢向后期包含生长抑制调节的成熟阶段转变相一致。GHR的表达模式更为复杂，凸显了其调控的语境依赖性。
线粒体基因（ANT, COXIII, UCP）
线粒体功能相关基因的表达分析揭示了其与肌肉代谢类型的密切关联。ANT的表达显示出发育阶段、肌肉类型和基因型的主效应均显著，其在股二头肌（氧化型）和第3天的表达更高。COXIII的表达存在显著的发育阶段×肌肉类型以及三阶交互作用。UCP的表达则受发育阶段×肌肉类型和发育阶段×基因型交互作用的影响，其在第42天，尤其是在胸大肌中表达显著升高。这些结果说明线粒体基因的表达受到发育阶段和肌肉代谢特征的共同塑造，其中ANT和COXIII与氧化代谢能力相关，而UCP可能更多地与发育后期的代谢适应或能量耗散有关。
抗氧化基因（SOD1, CAT）
抗氧化基因的表达表现出明显的肌肉类型特异性。SOD1的表达受发育阶段和肌肉类型的显著影响，在股二头肌和第3天的表达水平较高。CAT的表达则存在显著的发育阶段×肌肉类型和发育阶段×基因型交互作用，其在股二头肌中的表达持续高于胸大肌。这表明氧化型肌肉纤维由于其更高的代谢活性，需要更强的抗氧化防御体系来维持氧化还原平衡。
本研究通过对日本鹌鹑骨骼肌多组功能基因的系统性分析，清晰地描绘了基因表达在出雏后早期（第3天）和后期（第42天）的显著差异。早期阶段以肌源性激活（高表达MYOD1, MYOG）和合成代谢信号（高表达IGF1）为主导，同时线粒体基因ANT高表达以满足能量需求，抗氧化基因SOD1也较为活跃。相比之下，后期阶段则表现出生长负调控因子MSTN和与能量解偶联相关的UCP表达上调，标志着肌肉发育进入以成熟代谢适应为特征的阶段。所有基因的表达均不同程度地受到肌肉类型（氧化型与糖酵解型）和遗传背景（基因型）的调节，揭示了肌肉基因表达调控的高度语境依赖性。该研究不仅为理解禽类骨骼肌发育的分子调控网络提供了全面的表达谱数据，而且为未来禽类育种中针对肌肉生长效率和代谢健康的分子标记筛选提供了重要的候选基因和理论依据。值得注意的是，研究中观察到的关联是描述性的，其预测价值及在育种中的应用潜力仍需在更广泛的群体和环境条件下进行验证。未来的研究可结合多时间点动态监测、基因组信息以及表型性状的精确测量，进一步阐明这些基因表达模式与生产性能之间的因果关系。
