《Animals》：Effects of Aging on Muscle Development Based on Transcriptome Sequencing in Dahen Broilers
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骨骼肌的生长和发育是决定家禽肉产量和品质的关键生物学过程。随着鸡只日龄增长，其肌肉结构、功能和代谢特性发生明显变化。然而，日龄调控鸡肌肉发育和肉品质形成的分子机制尚未完全阐明。本研究旨在揭示衰老过程影响鸡肌肉发育和肉品质的基本分子机制。研究人员选取20只雌性达
骨骼肌的生长和发育是决定家禽肉产量和品质的关键生物学过程。随着鸡只日龄增长，其肌肉结构、功能和代谢特性发生明显变化。然而，日龄调控鸡肌肉发育和肉品质形成的分子机制尚未完全阐明。本研究旨在揭示衰老过程影响鸡肌肉发育和肉品质的基本分子机制。研究人员选取20只雌性达亨鸡，其中3月龄10只、72月龄10只，系统测定肉品质指标和肌纤维特性。从每个日龄组中随机选取3只个体进行胸肌转录组分析。结果表明，老龄鸡胸肌嫩度降低，肌内脂肪（intramuscular fat, IMF）含量和系水力升高，同时肌纤维出现显著肥大且密度降低。通过RNA-seq共鉴定出819个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），这些基因显著富集于肌肉系统过程、肌肉器官发育和骨骼肌细胞分化等生物学过程，并参与肌细胞细胞骨架、细胞外基质（extracellular matrix, ECM）-受体互作等信号通路。关键基因如COL1A2、THBS2、FN1和MYBPC1的表达发生显著变化，该结果经qPCR验证与测序结果一致。研究表明，日龄通过诱导肌纤维肥大、ECM重塑和代谢重编程影响肉品质性状，相关基因为理解禽类肌肉发育和肉品质的遗传调控提供了有价值的参考。
**衰老对达亨肉鸡肌肉发育与肉品质影响的转录组学研究解读**
**一、研究背景与科学问题**
骨骼肌是脊椎动物体内最丰富的组织，不仅承担运动和姿态维持的功能，还作为重要的代谢器官参与机体能量消耗、葡萄糖处理和氨基酸储存。在家禽生产中，骨骼肌即肉产品本身，其生长发育和最终品质直接决定经济效益。肌肉发育是一个始于胚胎期并延续至出壳后的复杂生物学过程，涉及成肌细胞增殖、退出细胞周期、分化融合形成多核肌管并最终成熟为功能性肌纤维，该过程受复杂的信号网络调控。屠宰日龄是决定肉品质的关键因素之一，随着日龄增长，肌肉结构、功能和代谢特性均发生显著变化。然而，衰老如何从分子层面调控鸡肌肉发育和肉品质形成，其机制尚未完全阐明。现代商业肉鸡经过高强度选育，通常在35至49日龄即被屠宰以最大化饲料效率和肌肉产量，而地方品种、兼用品种以及产蛋末期淘汰蛋鸡则往往在较大日龄加工处理。达亨肉鸡作为我国四川省培育的国家级审定三系杂交肉用品种，具有青胫和杂色羽毛等特征，广泛应用于18个省份。以往对肉鸡肌肉发育的研究多集中于早期生长阶段，对极端衰老状态下骨骼肌的分子机制研究仍十分有限。因此，直接比较年轻成熟个体与极端衰老个体，可以揭示区别于早期发育的肌肉衰老生物学基础。本研究选取3月龄（青年期）和72月龄（极端衰老期）雌性达亨鸡，通过表型与转录组的整合分析阐明衰老影响肌肉发育和肉品质的分子机制，为家禽肉品质遗传改良提供理论基础。
**二、主要关键技术方法**
研究人员选用20只雌性达亨鸡（3月龄和72月龄各10只，由四川达亨禽业有限公司提供），测定胸肌肉品质指标包括pH值、肉色、系水力（滴水损失、烹煮损失）、剪切力、肌内脂肪（IMF）和肌苷酸（IMP）含量；采用苏木精-伊红（HE）染色观察肌纤维形态并测量直径、面积和密度。随后从每个年龄组各取3只鸡的胸肌组织，利用TRIzol法提取总RNA，构建cDNA文库后在DNBSEQ T7平台进行双端测序，获得转录组数据。原始数据经FastQC质控后用STAR比对至鸡参考基因组Galgal 7.0，以RSEM计算基因表达水平（FPKM），DESeq2鉴定差异表达基因（DEGs），筛选标准为|log2倍数变化|>1且错误发现率（FDR）<0.05。对DEGs进行GO和KEGG富集分析，并选取10个DEGs（PDGFD、MYBPC1、TPM2、MYOZ2、FHL1、COL1A2、THBS2、FN1、COL3A1、COL1A1）通过实时荧光定量PCR（qPCR）验证RNA-seq结果的可靠性，以GAPDH为内参基因，采用2
-ΔΔCt法计算相对表达量。数据处理使用Excel 2019和GraphPad Prism 8.00，组间比较采用t检验，p<0.05为差异显著。
**三、研究结果**
**肉品质分析**：与3月龄相比，72月龄达亨鸡的肉色（亮度值）、pH值、剪切力和IMF含量显著升高（p<0.01），而滴水损失、烹煮损失和IMP含量显著降低（p<0.01）。剪切力升高表明老龄鸡肉嫩度下降，可能与胶原蛋白交联增加和肌肉组织纤维化有关；IMF含量升高对肉的风味和多汁性有积极作用；滴水损失和烹煮损失降低则反映老龄鸡肉具有更优的系水力。
**肌纤维特性分析**：HE染色观察显示，72月龄鸡的肌纤维直径和面积显著大于3月龄（p<0.01），而肌纤维密度显著降低（p<0.01）。这表明老龄鸡胸肌发育以肌纤维肥大（hypertrophy）为主而非增生（hyperplasia），符合禽类出生后肌肉生长主要依赖肌纤维体积增大的规律。肌纤维持续肥大伴随肌原纤维蛋白积累和细胞器组成调整，构成肌肉量变化的细胞学基础。
**转录组测序数据分析**：构建了6个cDNA文库（每个年龄组3个生物学重复），Q20比例介于99.01%~99.24%，Q30比例介于96.59%~97.27%，GC含量为48.47%~49.91%，唯一比对位置的reads比例为89.64%~92.57%。主成分分析（PCA）显示，3月龄组和72月龄组的转录组谱明显分离，表明不同日龄具有截然不同的基因表达模式。
**差异表达基因鉴定**：共检测到21,637个基因，在3月龄与72月龄比较组中共筛选出819个DEGs，其中422个基因显著上调、397个基因显著下调。火山图和热图直观展示了DEGs的分布和表达模式，两个日龄组的基因表达谱呈现一致且显著的差异。
**GO和KEGG富集分析**：GO富集分析显示，DEGs显著富集于815个GO条目，主要包括细胞分化、淋巴细胞介导的免疫、细胞发育过程和淋巴细胞介导免疫的调控等。KEGG通路富集分析将DEGs定位到24条代谢通路，显著富集的通路包括甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，脂肪酸代谢，IgA产生肠道免疫网络，单纯疱疹病毒1型感染，半胱氨酸和蛋氨酸代谢等。此外，DEGs还显著富集于肌肉系统过程、肌肉器官发育、骨骼肌细胞分化、肌细胞细胞骨架和ECM-受体互作信号通路，表明ECM重塑是肌肉衰老的核心事件之一。
**qPCR验证**：选取10个DEGs（5个上调基因：PDGFD、MYBPC1、TPM2、MYOZ2、FHL1；5个下调基因：COL1A2、THBS2、FN1、COL3A1、COL1A1）进行qPCR验证。结果显示，所有10个基因的相对表达趋势与RNA-seq数据高度一致，证实了转录组数据的可靠性。
**四、讨论与结论总结**
讨论部分指出，72月龄肉鸡表现出肉色加深、剪切力升高和IMF含量增加，同时滴水损失和烹煮损失显著降低，这些变化与消费者对肉品质的感官评价密切相关。剪切力升高通常与肌肉嫩度下降相关，可能归因于胶原蛋白、压缩力、剪切力和肌肉嫩度之间的相互作用；IMF含量增加被广泛认为有助于肉的风味和多汁性；滴水损失和烹煮损失降低反映老龄鸡肉具有更优的系水力，可能与肌肉内外水分分布及蛋白质结构的改变有关。肌纤维水平上，72月龄鸡肌纤维直径和面积显著增加而密度降低，证实老龄鸡胸肌发育以肌纤维肥大为主，该模式与禽类出生后肌肉生长依赖肌纤维体积增大的规律一致。ECM相关基因（包括胶原蛋白家族基因COL1A1、COL1A2、COL3A1，以及FN1和THBS2）在72月龄组中显著下调。ECM在维持肌肉组织结构完整性和机械传导中发挥关键作用，衰老过程中ECM的过度沉积和成分改变（特别是胶原交联增加）导致组织纤维化和硬度增加，直接解释了老龄鸡剪切力升高的现象。此外，多个编码肌原纤维和肌节相关蛋白的基因（MYBPC1、TPM2、MYOZ2、FHL1）在不同年龄组间差异表达，这些基因产物构成肌肉收缩单位肌节的核心组分，其表达变化与肌纤维肥大和功能成熟密切相关。KEGG分析揭示的氨基酸代谢（甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢）和脂肪酸代谢通路的显著差异表明，3月龄快速生长期肌肉需要大量氨基酸进行蛋白质合成且能量代谢旺盛，而72月龄成熟期肌肉生长减缓、蛋白质合成减少，代谢模式从合成代谢主导转向能量储存和维护，脂肪酸代谢通路富集与老龄鸡IMF含量升高相一致。
研究结论：通过比较3月龄和72月龄达亨肉鸡，揭示了与年龄相关的胸肌变化，包括嫩度降低、IMF含量增加、系水力提高、肌纤维肥大和纤维密度降低。转录组分析鉴定出819个DEGs，富集于ECM-受体互作、细胞骨架和代谢通路。关键基因（COL1A2、COL3A1、FN1、THBS2、MYBPC1、TPM2、MYOZ2、FHL1）的表达随年龄发生显著改变。这些发现为理解肌肉衰老提供了分子层面的见解，并为改善肉品质提供了潜在靶点。研究表明，年龄通过诱导肌纤维肥大、ECM重塑和代谢重编程影响肉品质性状，相关基因可为家禽肉品质的遗传改良提供有价值的参考。该论文发表于《Animals》期刊。
