dietary selenium sources on meat quality, tissue selenium deposition, and transcriptome profiling of longissimus dorsi muscle in tibetan pigs

《Foods》：Effects of Dietary Selenium Sources on Meat Quality, Tissue Selenium Deposition, and Transcriptome Profiling of Longissimus dorsi Muscle in Tibetan Pigs

　　

本研究评估了日粮硒源对藏猪生长性能、屠宰性状、肉品质、组织硒沉积及背最长肌转录组图谱的影响。研究人员将72头藏猪（初始体重：41.96 ± 6.91 kg）随机分为4个处理组，分别饲喂添加0.5 mg/kg硒（以亚硒酸钠（SeS）、富硒酵母（SeY）、富硒海藻多糖（SeSP）或纳米硒（SeN）形式）的日粮，试验期为60天。结果显示，4个处理组间的生长性能和屠宰性状均无显著差异（p > 0.05）。同样，除滴水损失外，各处理组背最长肌的肉品质参数均保持一致；与SeS、SeY和SeSP组相比，SeN组的滴水损失显著升高（p < 0.05），而前三者之间无显著差异（p > 0.05）。重要的是，与其他3个处理组相比，SeY组藏猪肾脏、肝脏、心脏和背最长肌中的硒含量显著升高（p < 0.05）。背最长肌转录组分析在3组两两比较（SeS vs. SeY、SeSP vs. SeY和SeN vs. SeY）中鉴定出34个重叠差异表达基因（DEGs），如S100A1、S100A6和COL22A1（p < 0.05）。功能富集分析显示，对外部刺激的反应和细胞外区域（基因本体（GO）条目）以及病毒蛋白与细胞因子及其受体的相互作用（京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路）是所有比较中共同富集的注释。总之，在0.5 mg/kg添加水平下，富硒酵母在促进藏猪背最长肌硒生物富集方面优于其他硒源。所得富硒肌肉组织表现出潜在的有益功能，包括外部刺激反应、细胞外区域稳态以及细胞因子-细胞因子受体串扰。

**日粮硒源对藏猪肉品质、组织硒沉积及背最长肌转录组的影响——基于藏猪模型的系统研究**

**研究背景与科学问题**

硒是动物和人类必需的微量元素，全球40多个国家和地区面临硒缺乏的公共卫生挑战。膳食补硒是改善人群硒营养状况的有效途径，而猪肉作为全球消费量最高的肉类产品，通过饲料硒强化实现猪肉硒生物富集，可为人类提供这一必需微量元素。已有研究表明，日粮硒添加水平从0.2 mg/kg提高至0.5 mg/kg可显著增加育肥猪背最长肌（longissimus dorsi）的硒沉积并改善肉品质。然而，在0.5 mg/kg这一允许添加水平下，不同硒源对育肥猪硒沉积和肉品质影响的比较研究仍较为有限。

硒源类型是影响猪肉硒积累的另一关键因素。无机硒（如亚硒酸钠（sodium selenite, SeS））传统上广泛用于养猪业；有机硒（如富硒酵母（selenium-enriched yeast, SeY））以硒代蛋氨酸为主要存在形式，具有较高的生物利用度；富硒海藻多糖（selenium-enriched seaweed polysaccharide, SeSP）是硒与多糖、蛋白质等有机结合形成的生物活性有机硒化合物，毒性较低、生物活性较高；纳米硒（nano-selenium, SeN）则是通过物理或化学方法制备的元素硒纳米颗粒，具有高吸收效率和低毒性。不同硒源的吸收机制和代谢途径存在差异，可能导致硒在组织中的沉积效率不同，进而影响肉品质和肌肉组织的功能特性。

藏猪作为中国地方猪种，日益受到消费者青睐。然而，不同硒源对藏猪生长性能、屠宰性状、肉品质、组织硒沉积及背最长肌转录组的影响尚未见系统报道。

**研究目的**

本研究旨在探讨0.5 mg/kg添加水平下，4种硒源（SeS、SeY、SeSP和SeN）对藏猪生长性能、屠宰性状、肉品质、组织硒沉积及背最长肌转录组的影响，为富硒猪肉生产中硒源选择提供科学依据。

**主要技术方法**

本研究选用72头健康藏猪（初始体重41.96 ± 6.91 kg；初始月龄约5个月；36头阉公猪、36头母猪），按体重和性别随机分为4个处理组，每组6个重复栏，每栏3头。基础日粮参照中国猪营养需要标准配制，分别添加0.5 mg/kg硒（实测日粮硒含量为0.56–0.57 mg/kg），试验期60天，自由采食和饮水。屠宰性状测定依据中国瘦肉型猪胴体性状测量技术规范（NY/T 825-2004）。肉品质指标（pH值、肉色L*、a*、b*值、剪切力、蒸煮损失、滴水损失）和肌肉常规营养成分（水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分）分别按中国食品安全国家标准方法测定。组织硒含量采用荧光分光光度法测定。背最长肌转录组测序采用Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序，数据比对至猪参考基因组（Sscrofa11.1），以|log2FoldChange| > 1和p < 0.05为标准鉴定差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs），并进行GO和KEGG通路富集分析。数据采用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA）和Tukey’s HSD多重比较。

**研究结果**

**3.1 生长与屠宰性能**

日粮硒源处理对藏猪平均日采食量、平均日增重和饲料转化率均无显著影响（p > 0.05）。同样，屠宰性能指标（包括胴体重、体长、体斜长、背膘厚和眼肌面积）在各处理组间也未见显著差异（p > 0.05）。这表明0.5 mg/kg硒添加水平在欧盟和中国的法规限量范围内，无论硒源类型，均不会对育肥猪的生长性能和屠宰性能产生负面影响。

**3.2 肉品质**

日粮硒源处理对藏猪背最长肌的水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量，以及蒸煮损失、剪切力、pH值和肉色（L*、a*、b*）均无显著影响（p > 0.05）。然而，SeN组的滴水损失显著高于SeS、SeY和SeSP组（p < 0.05），而SeS、SeY和SeSP三组间无显著差异（p > 0.05）。这一发现与Jing等（2024）在肉鸡中的研究结果一致，表明纳米硒在调节肌肉组织关键硒蛋白表达方面的调控效率较低，因此在维持肌肉系水力方面的保护作用相对较弱。

**3.3 组织硒沉积**

藏猪各组织硒含量由高到低依次为肾脏、肝脏、心脏和背最长肌。SeY组藏猪肾脏、肝脏、心脏和背最长肌的硒含量均显著高于SeS、SeSP和SeN组（p < 0.05）。这表SeY在4种硒源中表现出最高的硒沉积效率。该结果与Jiang等（2017）在育肥猪中的研究一致，即富硒酵母形式的硒比亚硒酸钠更有效地沉积于肌肉组织。SeY中硒的主要形式为硒代蛋氨酸，可通过蛋氨酸转运系统被机体吸收，这可能是其高沉积效率的原因。

**3.4 转录组分析**

**3.4.1 差异表达基因鉴定**

背最长肌转录组分析显示，SeS vs. SeY、SeSP vs. SeY和SeN vs. SeY比较组分别鉴定出411、219和340个DEGs，其中分别包括341/147/204个上调基因和70/72/136个下调基因。维恩图分析显示，3组比较共有34个重叠DEGs，其中27个基因在SeY组中一致上调。这些重叠DEGs包括上调的S100A1、S100A6、COL22A1、TNC、PRG4、MT1A、GPNMB、CD200R1、FCER1G、GIMAP4和IFI30等基因，以及下调的PAIP2B、RETSAT、PTCHD4、NFATC3、CBL和KCNJ3等基因。

重叠DEGs的功能意义显著：S100A1和S100A6是应对氧化应激和机械应激的钙结合蛋白，MT1A是具有强抗氧化和金属解毒能力的金属硫蛋白，它们的上调表明细胞对氧化还原扰动的缓冲能力增强；COL22A1（肌肉-肌腱连接处的XXII型胶原蛋白）、TNC（参与机械传导的肌腱蛋白C）和PRG4（具有抗炎特性的蛋白聚糖4）的上调提示肌肉结构组织和组织润滑作用的增强，可能有利于改善系水力等肉品质性状；CD200R1、FCER1G、GIMAP4和IFI30等免疫调节基因的上调反映了抗炎微环境的建立；转录因子FOSL1（AP-1家族，应激应答因子）和E2F8（细胞周期调控因子）以及组织修复相关基因GPNMB的上调则指向细胞更新和再生能力的增强。

**3.4.2 GO富集分析**

GO富集分析显示，SeS_vs_SeY比较组中DEGs主要富集于生物过程，包括免疫系统过程、炎症反应、防御反应、免疫系统过程的调控和细胞对化学刺激的响应；SeSP_vs_SeY比较组中DEGs主要富集于细胞外区域、对外部刺激的反应、CCR趋化因子受体结合、嗜酸性粒细胞趋化和嗜酸性粒细胞迁移；SeN_vs_SeY比较组中DEGs主要富集于免疫系统过程、对外部刺激的反应、髓系白细胞迁移、质膜部分和白细胞趋化性。值得注意的是，对外部刺激的反应和细胞外区域是3组比较中共同富集的GO条目。

**3.4.3 KEGG通路分析**

KEGG富集分析显示，SeS_vs_SeY中DEGs显著富集于破骨细胞分化、吞噬体、补体和凝血级联反应、病毒蛋白与细胞因子及其受体的相互作用、脂质与动脉粥样硬化等通路；SeSP_vs_SeY中DEGs显著富集于病毒蛋白与细胞因子及其受体的相互作用、类风湿性关节炎、军团菌病、长寿调控通路-多物种和弓形虫病等通路；SeN_vs_SeY中DEGs显著富集于病毒蛋白与细胞因子及其受体的相互作用、趋化因子信号通路、百日咳、可卡因成瘾和金黄色葡萄球菌感染等通路。其中，病毒蛋白与细胞因子及其受体的相互作用是3组比较中共同富集的KEGG通路。

**讨论与结论**

本研究首次系统比较了0.5 mg/kg添加水平下不同硒源对猪肉品质、组织硒沉积和背最长肌转录组的影响。综合来看，富硒酵母在促进藏猪背最长肌硒生物富集方面优于亚硒酸钠、富硒海藻多糖和纳米硒。具体而言，0.5 mg/kg硒添加量（无论来源）不会对藏猪生长性能和屠宰性能产生不利影响；SeY处理显著提高了肾脏、肝脏、心脏和背最长肌中的硒含量；转录组分析揭示了SeY组与其余3组间存在34个重叠DEGs，这些基因涉及钙结合/应激应答（S100A1、S100A6）、金属硫蛋白抗氧化系统（MT1A）、细胞外基质重塑（COL22A1、TNC、PRG4）、免疫调节（CD200R1、FCER1G、GIMAP4、IFI30）等多个功能类别。功能富集分析表明，SeY富硒肌肉组织可能通过调控对外部刺激的反应、细胞外区域稳态和细胞因子-细胞因子受体串扰而发挥潜在有益功能。

论文发表在《Foods》。本研究的结论是：在0.5 mg/kg添加水平下，富硒酵母日粮补充显著增强了藏猪肌肉的硒积累，相较于亚硒酸钠、硒海藻多糖和纳米硒具有明显优势；背最长肌转录组分析鉴定出34个相对其他3种硒源在SeY组一致上调的差异表达基因；功能富集分析显示，SeY组在对外部刺激的反应、细胞外区域（GO条目）和病毒蛋白与细胞因子及细胞因子受体的相互作用（KEGG通路）方面均表现出显著富集。这些发现为富硒猪肉生产中硒源的科学选择提供了重要的理论依据和参考。未来的研究可进一步对肌肉功能进行直接分析，以更有力地证明SeY对肌肉功能的有益效应。