《Genes》：Integrated Multi-Omics Analysis Reveals Lipid Metabolism as a Key Contributor to the Growth–Meat Quality Trade-Off Among Genetically Divergent Chicken Breeds
编辑推荐：
摘要翻译：背景：在保持生长效率的同时改善肉品质仍是家禽生产中的重大挑战。然而，品种特异性肉品质差异背后的分子机制仍不清楚。本研究旨在探究品种特异性生长模式如何影响肉品质，并阐明其中涉及的代谢和转录机制。方法：研究对三个遗传背景迥异的鸡品种——快速生长型小白羽鸡
摘要翻译：背景：在保持生长效率的同时改善肉品质仍是家禽生产中的重大挑战。然而，品种特异性肉品质差异背后的分子机制仍不清楚。本研究旨在探究品种特异性生长模式如何影响肉品质，并阐明其中涉及的代谢和转录机制。方法：研究对三个遗传背景迥异的鸡品种——快速生长型小白羽鸡（XBJ）、慢速生长型惠阳胡须鸡（HXJ）和蛋用型海兰褐鸡（HLH）——在50、180和300日龄时的胸大肌肉品质性状及多组学图谱进行了表征。每个品种每个日龄使用12只鸡进行表型测定（共108只），每个品种每个日龄取8只鸡进行代谢组学和转录组学分析。表型采用线性混合效应模型进行分析，以品种、日龄及其交互作用为固定效应，品种内嵌套的栏为随机效应，随后进行Tukey校正的两两比较（p < 0.05）。差异代谢物通过OPLS-DA（VIP > 1, p < 0.05）筛选，差异表达基因使用DESeq2鉴定（|log2FC| ≥ 1, FDR < 0.05）。通过整合分析鉴定与肉品质相关的关键基因、代谢物和通路。结果：表型评估揭示了依赖品种的生长-肉品质权衡：XBJ表现出优异的生长性能，但保水性和肉色较差；而HXJ和HLH则表现出更好的嫩度和肉色，但生长性能较低。代谢组学分析显示，脂质代谢是品种特异性差异的主要贡献因素，其中甘油三酯驱动的差异在早期和中期占主导，后期差异则涉及甘油磷脂和氨基酸代谢。转录组学分析显示，在50和180日龄时，品种间存在显著差异表达基因，富集于与肌肉结构、ECM重塑和能量代谢相关的通路，这与代谢和表型差异一致。整合分析确定了28个候选基因和71个与肉品质性状相关的核心代谢物，其中PLIN1和SLC1A6被确定为与TG种类、滴水损失、剪切力和胸肌重相关的关键调控因子。结论：这些发现揭示了生长-肉品质权衡的分子机制，并强调脂质代谢调控是肉品质变异的关键贡献因素。所确定的基因-代谢物网络为通过分子育种改善鸡肉品质提供了见解。
论文解读：
研究背景与问题：鸡肉是全球重要的动物蛋白来源。随着消费者对高品质畜产品需求的增加，改善鸡肉品质已成为现代家禽生产的核心关注点。肉品质是由物理、化学和感官指标共同决定的复杂性状，但品种和日龄相关的鸡肉品质差异的生物学机制仍不清楚。现代育种中，快大型白羽肉鸡被高强度选择以获得快速生长和高产肉量，但往往伴随感官品质下降和代谢失衡；而慢速生长的地方品种如惠阳胡须鸡（HXJ）通常具有更优的肉品质和风味，但生产效率较低；蛋用型海兰褐鸡（HLH）因产蛋选择导致胸肌发育不足、胶原沉积过多，肉质较韧。小白羽鸡（XBJ）是结合白羽肉鸡、地方鸡和蛋鸡血缘的杂交品系，代表生长性能和肉品质之间的中间类型。以往研究多聚焦单一品种，对跨品种、跨发育阶段的动态代谢和转录变化关注不足，限制了对生长-肉品质权衡分子机制的理解。因此，该研究选取三个遗传背景和商业用途迥异的鸡品种，系统比较其不同发育阶段的生长、肉品质、代谢组和转录组，旨在揭示脂质代谢、能量调控和肌肉发育如何协同塑造品种特异的肉品质差异，为在不牺牲生长性能的前提下改良肉品质提供分子靶点。
研究人员开展了什么研究：研究人员在标准化饲养条件下，对快速生长型XBJ、慢速生长型HXJ和蛋用型HLH三个鸡品种，于50、180和300日龄三个发育阶段，系统测定了胸大肌的肉品质性状（肉色、pH、滴水损失、剪切力）和生长性能。每个品种每个日龄取12只鸡进行表型测定，另取8只鸡进行代谢组学和转录组学分析。通过线性混合效应模型分析表型差异，利用OPLS-DA和DESeq2分别筛选差异代谢物和差异表达基因，并进行相关性分析和整合网络构建，最终确定与肉品质相关的关键基因和代谢物。
主要技术方法：该研究使用了LC-MS/MS非靶向代谢组学技术对胸大肌代谢物进行鉴定和定量；使用RNA-Seq转录组学技术分析基因表达谱；采用线性混合效应模型（LMM）进行表型统计分析，以品种、日龄及交互作用为固定效应，栏为随机效应；通过OPLS-DA（VIP > 1, p < 0.05）筛选差异代谢物；通过DESeq2（|log
2FC| ≥ 1, FDR < 0.05）鉴定差异表达基因；并对差异代谢物和差异基因与肉品质性状进行Pearson相关性分析（|r| > 0.7, p < 0.05），构建基因-代谢物-表型调控网络。样本来自三个品种共108只鸡，代谢组和转录组分析每组8只。
研究结果：
**3.1 表型分析揭示不同品种间生长效率与肉品质的权衡**：研究人员比较了三个品种的体重、胸肌重及肉品质指标。XBJ在整个生长周期中体重和胸肌重均显著高于HXJ和HLH（p < 0.001），体现了其快速生长的遗传优势。肉品质方面，三个品种均表现出随日龄增加而出现的a*值、L*值和pH下降以及剪切力升高的共同趋势。品种间比较显示，50日龄时XBJ的a*值显著低于HXJ和HLH，b*值也较低，L*值低于HLH；而HXJ和HLH在180日龄时肉色更优。XBJ在50和300日龄时滴水损失最高（p < 0.001），保水性差；HLH则在整个周期中滴水损失较低。剪切力方面，50日龄时品种间无显著差异；180日龄时XBJ剪切力显著低于HXJ，但与HLH相当；300日龄时XBJ剪切力最低，HLH最高。这些结果证实了快生长与肉品质之间存在明确权衡。
**3.2 代谢组学分析揭示品种特异性脂质差异，并强调甘油三酯是肉品质分化的关键决定因素**：通过LC-MS共鉴定到1732种代谢物，脂质为主要类别，其中甘油磷脂（GP，30.6%）和甘油酯（GL，18.71%）最丰富，甘油三酯（TG）为优势亚类（14.72%）。PCA和OPLS-DA分析显示三个品种在每个日龄均有清晰的代谢谱分离。差异代谢物分析表明，50日龄时XBJ与HXJ、HLH分别有254和400种差异代谢物；180日龄时分别为42和168种；300日龄时XBJ与HLH间仍有261种差异代谢物。分类分析显示，TG是多个阶段品种间差异的主要代谢物类别，尤其在早期和中期，XBJ的TG水平显著高于其他品种，富集于甘油酯代谢和脂肪酸生物合成通路。后期，HXJ与XBJ的差异转向甘油磷脂、脂肪酸和氨基酸代谢。这表明TG驱动的差异主要存在于早期和中期，后期则以脂质和氨基酸代谢差异为主。
**3.3 转录组动力学揭示驱动生长-品质权衡代谢分歧的上游调控因子**：RNA-Seq共检测到25045个基因。PCA显示50和180日龄时品种间转录组分离明显，而300日龄时三者表达谱趋于重叠。差异表达基因（DEG）数量在50和180日龄最多，300日龄减少。50日龄共鉴定2251个DEGs，180日龄2170个，300日龄1800个。富集分析显示，XBJ与HXJ、HLH的DEGs富集于肌肉细胞骨架、细胞因子-细胞因子受体互作、ECM-受体互作、TGF-β信号通路等，与其快速肌纤维增殖和重塑一致；HXJ与HLH的DEGs则与脂肪酸响应、类固醇生物合成和运动蛋白相关。180日龄时，XBJ还上调了精氨酸和脯氨酸代谢、TCA循环等通路。300日龄时，DEGs富集于PPAR信号通路、细胞黏附分子、ECM-受体互作等。整体上，品种特异性转录差异在早中期最显著，后期趋于收敛。
**3.4 整合分析鉴定与肉品质相关的关键基因和代谢物**：研究人员将所有差异代谢物和差异表达基因分别与肉品质性状进行相关性分析，筛选|r| > 0.7且p < 0.05的显著关联。结果显示，50日龄时大量差异代谢物与滴水损失、剪切力、肉色等显著相关，其中多数为TG和磷脂酰乙醇胺（PE），提示早期脂质代谢调节可能是保水性的主要决定因素。随日龄增加，代谢物-性状相关性数量显著减少。通过整合差异代谢物和差异基因，共鉴定出28个关键调控基因和71个核心代谢物，并构建了基因-代谢物-表型调控网络。其中，PLIN1和SLC1A6是调控最多TG种类的关键基因，与滴水损失（r = -0.77）、剪切力、胸肌重等核心性状紧密关联。脂质代谢相关基因如PLIN1、THRSP、SGMS2与TG代谢物及肉品质性状的强连接表明，脂质代谢调控在决定品种特异性肉品质差异中发挥核心作用。
讨论与结论：讨论部分指出，三个品种代表了不同的生产方向：XBJ快速生长但肉品质下降，HXJ品质优异但生长慢，HLH则因产蛋为主的生理特点而肉质偏韧。脂质代谢在协调肌肉结构、能量利用和肉质特性中起核心作用。TG是早期生长中能量储存和沉积的主要形式，而后期代谢转向维持和结构保存。PLIN1作为脂滴结构蛋白，其表达与TG蓄积和保水性相关；SLC1A6作为钠依赖性谷氨酸转运体，被发现与TG代谢存在广泛关联，可能间接参与能量平衡。研究结论总结：该研究系统比较了三个遗传背景不同的鸡品种在不同发育阶段的肉品质、转录组和代谢组，揭示了脂质代谢（特别是TG和甘油磷脂）在调控肉品质中的核心作用，鉴定了PLIN1和SLC1A6为多个甘油三酯种类的关键调控因子，可能影响保水性和嫩度。这些发现为理解鸡肉品质的生物学基础提供了全面的分子框架，并为家禽育种中改善肉品质提供了潜在分子靶点。论文发表于《Genes》。
