《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Breed-specific meat quality and flavor characteristics of Wannan and Chinese Simmental cattle revealed by whole transcriptome and metabolome analysis
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皖南牛表现出较小的肌纤维直径和较高的肌纤维密度。皖南牛含有较高含量的天冬氨酸、甘氨酸、C15:1、C16:1、C18:2n6c。脂肪酸组成受FADS6、PLB1、16:0 PC、16:1 (Δ9-Cis) PC、18:1 Dimethyl PE影响。氨基酸组成
皖南牛表现出较小的肌纤维直径和较高的肌纤维密度。皖南牛含有较高含量的天冬氨酸、甘氨酸、C15:1、C16:1、C18:2n6c。脂肪酸组成受FADS6、PLB1、16:0 PC、16:1 (Δ9-Cis) PC、18:1 Dimethyl PE影响。氨基酸组成受GSTA2、ADSS2、γ-谷氨酰半胱氨酸（γ-Glu-Cys）、1-甲基-L-组氨酸、L-谷氨酰胺影响。
牛肉是人类饮食中优质蛋白质、必需氨基酸和脂肪酸的重要来源。随着生活水平和健康意识的提高，中国消费者对高品质牛肉的需求日益增长。肉品质是包括嫩度、系水力、肌内脂肪含量、氨基酸组成、脂肪酸谱和挥发性风味化合物在内的综合性状，这些属性与肌纤维特性、代谢通路和基因表达模式密切相关。不同牛品种间的肉品质差异受遗传、饲养管理和屠宰年龄等因素影响。中国西门塔尔牛（Chinese Simmental cattle, CS）分布广泛，具有生长快、产肉量高的特点；而皖南牛（Wannan cattle, WN）是安徽南部的地方品种，以优异的嫩度和独特风味著称。然而，以往跨品种比较研究多集中于常规性状，对转录和代谢水平整合的调控机制关注不足。为此，研究人员开展了本研究，旨在表征两种牛的肉品质、差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）和差异丰度代谢物（differentially abundant metabolites, DAMs），揭示肉品质和风味形成的关键代谢通路与调控网络，为地方品种遗传改良和优质牛肉生产提供依据。该研究发表于《Food Chemistry: Molecular Sciences》。
在研究方法上，研究人员从安徽省宣城市绩溪县振华养牛家庭农场选取12头无关公牛（CS n=6，WN n=6），在统一环境与饲养条件下饲养至36月龄屠宰，采集背最长肌（longissimus thoracis, LT）样本。主要关键技术包括：苏木精-伊红（H&E）染色进行肌纤维特征分析；氨基酸分析仪测定氨基酸组成；气相色谱测定脂肪酸组成；全转录组测序（涵盖mRNA、lncRNA、circRNA和miRNA）及qRT-PCR验证；非靶向代谢组学（UHPLC-MS/MS）分析；以及转录组与代谢组的整合分析。
3.1 肌纤维特征：通过H&E染色和图像分析发现，与CS牛相比，WN牛的肌纤维直径和内膜厚度显著降低（P<0.01），而肌纤维密度和束内纤维数显著升高（P<0.05），表明WN牛肉可能具有更优的嫩度和多汁性。
3.2 氨基酸和脂肪酸组成：通过氨基酸分析仪和气相色谱测定，WN牛的天冬氨酸和甘氨酸含量显著高于CS牛（P<0.05），总非必需氨基酸也显著升高。脂肪酸方面，WN牛的C15:1、C16:1、C18:2n6c含量显著升高，而C20:0、C22:0、C23:0、C22:1显著降低，总单不饱和脂肪酸（MUFA）、多不饱和脂肪酸（PUFA）和不饱和脂肪酸（UFA）含量显著升高。
3.3 DEGs分析：全转录组测序鉴定出608个DEGs（195个上调，413个下调）。与脂肪酸代谢相关的ACSM3、MLYCD、FADS6、PFKFB3、PLB1等上调，ELOVL6、HACD2、ACSM2B等下调；与氨基酸代谢相关的MAT2B、GSTA2上调，ADSS2、SLC36A4下调。KEGG富集分析显示代谢通路、PI3K-Akt、AMPK、PPAR等通路显著富集。qRT-PCR验证了转录组数据的可靠性。
3.4 差异表达ncRNAs分析：共发现190个差异表达lncRNAs（DELs）、499个差异表达circRNAs（DECs）和67个差异表达miRNAs（DEMs）。对DELs反式靶基因、DECs宿主基因和DEMs靶基因进行GO和KEGG富集分析，发现它们参与代谢、信号转导等通路。
3.5 ceRNA网络构建：基于竞争性内源RNA（ceRNA）假说，构建了lncRNA-miRNA-mRNA和circRNA-miRNA-mRNA调控网络，关键网络涉及ELOVL6、PFKFB3、HACD2、SLC36A4和GPAM等基因，如LOC112449549/miR-424/ELOVL6、circ_015602/miR-2285/HACD2等。
3.6 DAMs分析：非靶向代谢组学鉴定出123个DAMs（39个上调，84个下调）。WN牛中16:0 PC、16:1 (Δ9-Cis) PC、18:1 Dimethyl PE、1-甲基-L-组氨酸、γ-谷氨酰半胱氨酸（γ-Glu-Cys）、庚二酸、(+)-α-生育酚等显著升高，而泛酸、硫辛酰胺、L-谷氨酰胺、L-焦谷氨酸和血红素b等显著降低。KEGG富集显示组氨酸代谢、氨基酸生物合成、精氨酸生物合成等通路。
3.7 转录组和代谢组整合分析：114个DEGs和31个DAMs共同富集于45条通路，包括代谢通路、亚油酸代谢、花生四烯酸代谢等。聚焦脂肪酸和氨基酸代谢，发现13个关键基因（如MLYCD、ACSM2B、ELOVL6等）与8个关键代谢物（如16:0 PC、(+)-α-生育酚等）显著相关。
在讨论部分，研究人员认为，WN牛较小的肌纤维直径和较高的密度增强了结缔组织包裹，从而改善嫩度和多汁性；天冬氨酸和甘氨酸的升高可能赋予WN牛肉更鲜美的风味。分子机制上，FADS6和PLB1的高表达以及ELOVL6和HACD2的低表达可能促进UFA积累；GSTA2的高表达和ADSS2、SLC36A4的低表达可能与天冬氨酸和甘氨酸的积累有关。PI3K-Akt、AMPK和PPAR信号通路在脂肪酸和氨基酸代谢中发挥重要调控作用。ceRNA网络虽已构建，但其调控机制仍需进一步验证。研究局限性包括关键基因机制尚不明确，ceRNA调控轴缺乏实验验证。
结论部分翻译：本研究调查了皖南牛和中国西门塔尔牛在肌纤维特性、氨基酸和脂肪酸组成上的差异。全转录组和代谢组分析揭示了参与脂肪酸代谢（FADS6、PLB1、16:0 PC、16:1 (Δ9-Cis) PC、18:1 Dimethyl PE）和氨基酸代谢（GSTA2、ADSS2、γ-Glu-Cys、1-甲基-L-组氨酸、L-谷氨酰胺）的关键基因和代谢物。然而，本研究仅通过多组学分析鉴定了关键基因，还需进一步的实验验证以阐明这些基因影响牛肉品质的分子机制。总体而言，这些发现有助于理解肉品质和风味的形成，并为牛肉品质改良提供见解。
