《Foods》：Multi-Omics Analysis Reveals Differences in Pork Quality and Skeletal Muscle Characteristics Between Tianfu Black and DLY Pigs
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本研究在相同日龄育肥设计下比较了天福黑猪（TFB）与杜洛克×（长白×大白）猪（DLY）的猪肉品质及肌肉分子谱。研究人员选取48头阉公猪（每组24头），研究期为153至195日龄；每组8头猪用于终末测定，每组6头猪分别用于各项组学数据集分析。TFB猪的滴水损失、
本研究在相同日龄育肥设计下比较了天福黑猪（TFB）与杜洛克×（长白×大白）猪（DLY）的猪肉品质及肌肉分子谱。研究人员选取48头阉公猪（每组24头），研究期为153至195日龄；每组8头猪用于终末测定，每组6头猪分别用于各项组学数据集分析。TFB猪的滴水损失、蒸煮损失和剪切力较低，肌内脂肪含量较高，并伴有较高的氧化型MyHC标志物。尽管TFB猪脂肪沉积更多，其血清甘油三酯和总胆固醇浓度仍较低。DLY猪肌肉的p-mTOR/mTOR和p-4EBP1/4EBP1比值较高。转录组分析鉴定出989个差异表达基因，其中673个在TFB中较高，316个在DLY中较高。通路水平分析显示TFB富集氧化磷酸化和蛋白输出通路，DLY富集碳水化合物和胆固醇相关通路、细胞骨架组织及马达蛋白。代谢组分析经多重检验校正后鉴定出16个差异特征，包括推定注释的1-甲基组氨酸和N-乙酰-1-甲基组氨酸，二者在TFB中均较高。经多重检验校正后，组氨酸代谢在TFB中富集。CARNMT1表达在TFB中也较高，将转录组差异定位在组氨酸相关代谢的鹅肌肽-肌肽分支内。综上，肌纤维、线粒体及组氨酸相关谱为观察到的猪肉品质差异提供了分子层面的解释。
研究背景方面，在维持胴体产量和瘦肉率的同时改善猪肉品质性状是生猪生产的重要目标。DLY猪是广泛使用的瘦肉型商业杂交品种，先前与地方猪及黑猪生产类型的比较已报道了肌内脂肪和持水性特征的差异。天福黑猪（TFB）是面向品质型生产而培育的地方黑猪生产类型。然而，在相同育肥期条件下，联合表征TFB与DLY胴体性状、肉品质性状、肌纤维特征及分子谱的比较研究仍然有限。猪肉品质性状反映肌肉组成及肌肉向肉转化过程中的生化变化，肌纤维特征与线粒体含量和底物利用相关，既往研究已将氧化型纤维特征与持水性性状联系起来。能量代谢、氧化还原过程及代谢物丰度为研究这些关系提供了额外维度。一个尚未解决的问题是，TFB与DLY之间的失水、肌内脂肪和剪切力差异是否伴随纤维标志物及能量代谢相关分子谱的相应差异。转录组和代谢组研究已鉴定出与肌肉发育和猪肉品质变异相关的通路，在同一生产群体中同时分析这两个分子层次可将基因表达模式与代谢物丰度联系起来。为此，本研究在相同屠宰日龄下比较了TFB与DLY猪的胴体性状和肉品质，假设二者对比鲜明的肉品质谱伴随肌纤维特征和能量代谢差异。为检验该假设，研究人员将表型测定、肌纤维和蛋白分析同背最长肌转录组与代谢组谱分析相结合，旨在表征与观察到的品质差异相关的肌肉特性，并鉴定可供进一步研究的分子特征和通路。
研究人员开展的研究及结论与意义方面，该研究通过相同日龄设计系统比较了TFB与DLY猪在生长性能、胴体特征、肉品质、血清脂质、肌纤维类型组成、靶向蛋白谱、转录组和代谢组等方面的差异。研究得出，TFB猪滴水损失、蒸煮损失和剪切力较低，肌内脂肪含量较高，这些表型伴随氧化型纤维标志物和氧化磷酸化转录组富集；DLY猪则呈现碳水化合物、胆固醇和马达蛋白表达模块的对比模式；TFB中代谢组组氨酸通路富集及CARNMT1表达较高，将组氨酸相关代谢（包括肌肽-鹅肌肽分支）纳入跨组学比较。研究意义在于，联合发现鉴定了所采样DLY与TFB猪中与猪肉品质变异相关的线粒体和组氨酸相关特征，为后续靶向代谢物测定和功能研究提供了候选方向。
关键技术方法方面（不超过250字），研究人员采用相同日龄育肥设计，选取48头阉公猪（每组24头），来源于四川铁骑力士牧业科技有限公司（绵阳）的DLY猪和四川嘉林黑猪农业科技有限公司（成都邛崃）的TFB猪；每组8头用于终末测定，每组6头用于组学分析。主要技术方法包括：胴体测定与肉品质指标测定（滴水损失、蒸煮损失、剪切力、肌内脂肪、pH、肉色）；血清甘油三酯和总胆固醇生化分析；RT-qPCR检测MyHC亚型mRNA；Western blotting检测mTOR-AKT通路、SIRT1、AMPK及MyHC蛋白；免疫荧光定量慢/快MyHC阳性面积；Illumina NovaSeq 6000转录组测序及DESeq2/limma GSEA分析；UHPLC-Orbitrap Exploris 480代谢组分析及KEGG通路富集；组调整偏Spearman相关分析。
研究结果方面，生长性能方面，DLY猪初始体重、终末体重、平均日增重和平均日采食量均高于TFB猪（均p < 0.001），料重比低于TFB猪（p = 0.0388）。胴体特征方面，195日龄时TFB猪胴体重、胴体长和眼肌面积显著低于DLY猪，而第一肋和最后腰椎处背膘厚及平均背膘厚显著高于DLY猪，屠宰率低于DLY猪（p < 0.001）。肉品质方面，TFB猪滴水损失、蒸煮损失和剪切力低于DLY猪，肌内脂肪高于DLY猪，pH45min和45分钟肉色参数组间无显著差异，pH24h在TFB中较高（p = 0.0486）。血清脂质方面，DLY猪空腹血清甘油三酯和总胆固醇浓度高于TFB猪，这与TFB猪较高的肌内脂肪含量和背膘厚形成对比。肌纤维类型组成方面，TFB猪MyHC I、MyHC IIa和MyHC IIx mRNA丰度较高，MyHC IIb丰度较低，免疫荧光显示TFB肌肉中慢MyHC阳性染色面积更大。靶向肌肉蛋白谱方面，DLY肌肉p-mTOR/mTOR和p-4EBP1/4EBP1比值较高，p-AKT/AKT和p-S6K/S6K差异未达显著；TFB肌肉SIRT1丰度较高，p-AMPK/AMPK差异未达显著；TFB快MyHC蛋白丰度较低，慢MyHC蛋白差异未达显著。骨骼肌转录组谱及通路富集方面，PCA显示样本分布差异，鉴定出989个差异表达基因（TFB高673个，DLY高316个）；GSEA保留35条通路，DLY富集果糖和甘露糖代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢、核苷酸糖生物合成、胆固醇代谢、肌肉细胞细胞骨架及马达蛋白，TFB富集氧化磷酸化和蛋白输出。骨骼肌代谢组谱及通路富集方面，PCA显示DLY与TFB对比，PLS-DA模型R2Y = 0.946、Q2 = 0.655；鉴定出154个候选特征，16个经BH-FDR < 0.05显著（TFB高15个，DLY高1个），包括推定注释的1-甲基组氨酸、N-乙酰-1-甲基组氨酸、五种酰基肉碱和左旋肉碱；测得背景富集鉴定组氨酸代谢为校正后保留的通路（BH-FDR = 0.0022）。跨组学比较及与肉品质性状的关联方面，CARNMT1表达在TFB中较高，肌肽和鹅肌肽丰度在TFB中也较高，将表达与丰度差异定位在肌肽-鹅肌肽分支；组调整偏Spearman分析在12头匹配动物中鉴定出17个未校正p < 0.05的关联，其中N-乙酰组胺与pH24h、CYCS与45分钟a*值达到BH q < 0.10，均未达到q < 0.05；探索性关联包括同型肌肽与剪切力、2-磷酸-D-甘油酸与蒸煮损失、组胺与肌内脂肪等。
讨论部分总结方面，相同日龄比较揭示了DLY与TFB猪在生长、胴体发育和肉品质方面的对比模式，DLY较高平均日增重、平均日采食量和较低料重比伴随较大胴体重、胴体长和眼肌面积，TFB则背膘厚和肌内脂肪较高，这与商业杂交品种和地方/品质型猪比较研究一致。TFB较低滴水损失、蒸煮损失和剪切力是其主要肉品质特征，较高肌内脂肪和较低剪切力与肌肉组成和肉品质关系的研究相符。TFB尽管肌内脂肪和背膘厚较高，空腹血清甘油三酯和总胆固醇浓度却较低，与莱芜猪和约克夏猪比较中报道的模式类似，提示脂质分配改变的可能，但需直接测定脂质合成、摄取和周转加以验证。TFB的氧化型肌纤维谱为其较低失水提供了生物学背景，较高MyHC I和IIa转录丰度及较大慢MyHC阳性面积伴随氧化磷酸化富集，与既往关于I型和IIa型纤维面积百分比与滴水损失负相关、IIb型正相关的研究一致；CYCS、SDHD、NDUFB4、NDUFB5、COX7B和ATP5F1C表达差异进一步涉及线粒体电子传递和ATP合成。mTOR和4EBP1磷酸化结果可能与肌肉生长差异有关，DLY较高p-mTOR/mTOR和p-4EBP1/4EBP1比值伴随较大胴体和眼肌面积，mTOR信号调控骨骼肌生长和翻译控制；TFB较高SIRT1丰度增加了能量调控特征。通路分析将肌肉特征扩展为不同转录谱，TFB氧化磷酸化与纤维标志物发现互补，DLY碳水化合物和胆固醇相关通路富集，马达蛋白和细胞骨架通路富集突出其肌肉结构组织与较大眼肌面积。组氨酸代谢作为第二分子主题，TFB通路富集伴随较高CARNMT1表达及较高肌肽和鹅肌肽丰度，将跨组学比较定位在肌肽甲基化分支；肌肽具有缓冲和抗氧化特性，与肌肉向肉转化过程中的生化变化相关，既往研究将猪背最长肌较高肌肽含量与较高pH24h和较大持水力联系起来。总体而言，该研究将主要肉品质差异与氧化型纤维特征、线粒体表达和组氨酸相关代谢结合起来，但相同日龄比较包含体型和生理成熟度变异，生产类型与商业来源混杂，代谢物身份仍为推定，组氨酸相关谱鉴定了可供进一步研究的生化候选物。后续工作方向包括靶向定量含组氨酸二肽、测定肌肉缓冲和氧化过程以及在独立动物中验证。
研究结论部分翻译方面，在所考察的相同日龄条件下，TFB猪的滴水损失、蒸煮损失和剪切力低于DLY猪，肌内脂肪含量高于DLY猪。这些表型伴随氧化型纤维标志物和氧化磷酸化的转录组富集。DLY猪呈现对比性的碳水化合物、胆固醇和马达蛋白表达模块。TFB中代谢组组氨酸通路富集及较高CARNMT1表达，将组氨酸相关代谢（包括肌肽-鹅肌肽分支）纳入跨组学比较。联合发现鉴定了所采样DLY与TFB猪中与猪肉品质变异相关的线粒体和组氨酸相关特征。靶向代谢物测定和功能研究可检验其贡献。
