基于HS-SPME-GC-MS和OPLS-DA模型探究不同嫩度驴肉的关键挥发性物质成分差异

旨在检测驴肉挥发性物质成分,探究与广灵驴嫩度相关的关键差异风味物质并解析关键挥发性物质与嫩度基因之间的功能与联系。本研究选用30头生长环境和饲养条件相同、年龄相近的雌性广灵驴为研究对象,进行剪切力和肌内脂肪的测定并依据含量差异将其分为高嫩度组(HT,n=4)和低嫩度组(LT,n=4)。通过HS-SPME-GC-MS技术检测广灵驴背最长肌挥发性物质成分,利用香气活性值(odor activity value,OAV)筛选驴肉关键风味物质,并结合多元统计分析方法获得变量重要性投影(variable importance in the projection,VIP)筛选与嫩度相关的关键差异风味物质,后基于Pearson系数与转录组学进行联合分析,寻找出驴肉嫩度关键风味物质与差异基因之间的联系。结果,在广灵驴背最长肌中共鉴定出41种挥发性物质,包括醇类、醛类、烃类、酮类、酯类以及2种其他物质。通过OAV筛选出13种关键风味物质,发现影响驴肉的主要挥发性物质和贡献者是醛类。通过VIP和OAV值筛选出1-辛烯-3-醇、1-辛醇以及月桂醛既是嫩度的差异物质又是对驴肉风味有贡献的关键风味物质。利用Pearson系数筛选与关键风味物质相关的差异基因并对其进行KEGG功能分析,发现1-辛烯-3-醇的相关基因主要富集在果糖和甘露糖代谢、糖酵解/糖异生、胰高血糖素信号通路等;1-辛醇相关基因主要富集在胰岛素信号通路、丁酸代谢、Ⅱ型糖尿病、多种脂肪细胞因子信号通路等;月桂醛相关基因则多富集在次生代谢物的生物合成、胰岛素信号通路、糖酵解/糖异生、戊糖磷酸途径等。这些通路可能参与了驴肉关键风味物质1-辛烯-3-醇、1-辛醇以及月桂醛的形成。本研究利用SPME-GC-MS技术检测了驴肉的风味挥发性物质并分析了驴肉不同嫩度风味差异,筛选出1-辛烯-3-醇、1-辛醇和月桂醛3种嫩度差异物质和关键风味物质。KEGG富集结果分析发现,酵解/糖异生、胰高血糖素信号通路、PPAR信号通路、果糖和甘露糖代谢、MAPK信号通路等可能参与了1-辛烯-3-醇、1-辛醇和月桂醛3的形成,这些都为广灵驴肉质嫩度和风味的分子改良与育种提供新的方向。     

基于转录组学和代谢组学研究调控驴背最长肌嫩度的分子机制

旨在基于转录组与代谢组联合分析,探究驴肉嫩度的分子调控机制.本研究以30头生长环境和饲养条件相同、33～36月龄的雌性广灵驴为研究对象,进行剪切力和肌内脂肪含量的测定.依据剪切力和肌内脂肪含量选择出8头驴并将其分为高嫩度组(HT,n=4)与低嫩度组(LT,n=4),通过转录组和代谢组分析筛选差异表达基因和差异代谢物,之...     

驴肌内脂肪沉积关键调控因子研究

旨在基于转录组（RNA-Seq）和代谢组（UPLC-MS/MS）关联分析，筛选驴肌内脂肪沉积的关键调控因子。本研究选用饲养条件相同、平均体重为236.10 kg的雌性广灵驴30头，对其背最长肌进行肌内脂肪（IMF）含量的测定，选择年龄一致的驴，并根据其IMF含量的高低分为两组：低肌内脂肪组（L组，每组3头）与高肌内脂肪组（H组，每组3头），进行转录组学和代谢组学测序分析，对差异表达基因（DEGs）和差异代谢物（DAMs）进行KEGG关联分析和相关性分析，并构建相关性网络图。结果表明，在L组和H组之间共鉴定出72种差异代谢物，其中27种代谢物上调，45种代谢物下调；关联分析表明，在差异表达基因和差异代谢物之间共有35条共富集通路，其中甘油脂代谢、甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢、亚油酸代谢和不饱和脂肪酸的生物合成5条通路与IMF沉积相关，有8个差异表达基因和15种差异代谢物在这5条通路中富集，包括DGKA、DGAT2、PLA2G3、GPCPD1和SCD等差异表达基因以及甘油-3-磷酸（glycerol-3-phosphate，G3P）、溶血卵磷脂酸16：0（lysophosphatidic acid，LPA）、溶血卵磷脂酰胆碱16：0（lysophosphatidylcholine，LPC）、二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）和花生四烯酸（arachidonic acid，AA）等差异代谢物。另外，通过网络图分析发现，甘油脂代谢通路和甘油磷脂代谢通路中的DGAT2、PLA2G3、GPCPD1和DGKA基因与它们相应的代谢产物具有高度相关性。本研究所鉴定差异表达基因可作为IMF沉积相关的潜在候选基因，为今后进一步探究驴IMF沉积的分子调控机制和驴的肉品质分子育种提供理论依据。     

利用加权基因共表达网络分析筛选天农麻鸡胴体性状候选基因

旨在通过转录组测序(RNA-Seq)与加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选慢速型黄羽肉鸡天农麻鸡胴体性状相关候选基因。本研究以104只天农麻鸡为素材,在126日龄时进行屠宰,测定胸肌重等7个胴体性状,采集胸肌组织进行RNA-Seq。基于RNA-Seq数据获得基因表达矩阵后,结合表型进行WGCNA分析,确定目标模块,筛选目标模块的枢纽基因,并分别进行KEGG通路富集、蛋白质互作网络(protein-protein interaction network,PPI)构建和相关性分析。104份胸肌组织RNA-Seq质控后获得15 092个基因的表达量。与胴体表型进行WGCNA,共得到19个模块,其中4个模块与胴体性状极显著相关。功能富集结果表明,目标模块内基因主要富集在ECM-受体相互作用、黏着力等通路。以|Module membership|> 0.8、|Gene significance|> 0.2为标准筛选到58个枢纽基因,并通过PPI网络构建鉴定到5个网络节点基因,整合相关性分析确定COL1A2和SPARC为最重要候选基因。本研究通过大样本量转录组分析,发现ECM-受体相互作用等通路在天农麻鸡胴体性状调控中发挥主要作用,筛选到COL1A2和SPARC是影响全净膛率性状的重要候选基因,研究结果为鉴定选育分子标记,解析胴体性状分子机制奠定理论基础,为慢速型黄羽肉鸡育种提供重要参考。     

奶牛分娩前后瘤胃代谢物变化规律及其代谢通路研究

本试验旨在阐明奶牛分娩前后瘤胃代谢物及其代谢通路的变化规律。选取10头体况和胎次相近的健康待产荷斯坦奶牛,分别于分娩前后晨饲前采集瘤胃液,采用UPLC-MS/MS代谢组学技术和MetaboAnanlyst 5.0中的通路分析方法研究奶牛分娩前后瘤胃发酵产物及其代谢通路的变化规律。结果表明,奶牛分娩后瘤胃中57种代谢物含量较分娩前发生了明显变化,其中34种代谢物含量显著降低,23种代谢物含量显著升高,9个代谢通路（牛磺酸和亚牛磺酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、精氨酸的生物合成、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、嘌呤代谢和维生素B₆代谢）发生了显著变化。本研究表明,奶牛在分娩前7~10 d与氨基酸、糖、核苷酸和维生素相关的瘤胃微生物菌群组成发生了应答性改变。     

紫花苜蓿花青苷合成的转录组分析

为探究紫花苜蓿（Medicago sativa）花色形成的分子机制，本试验以紫花苜蓿及其白花突变体为研究材料，进行转录组测序。结果表明：紫花和白花之间共有差异表达基因4 857个；代谢通路富集分析中，苯丙氨酸生物合成途径等6条代谢通路显著富集；研究还发现类黄酮合成通路中关键基因二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol 4-reductase，DFR）在白花突变体中的表达量显著下调，其启动子中存在MYB和bHLH等转录因子的结合位点；转录组以及荧光定量PCR的结果均表明：MYB，bHLH和WD40等基因的表达量都具有显著性差异。这些结果表明MYB转录因子或MBW复合物可能通过调控DFR的转录影响紫花苜蓿花色形成。本试验为探明紫花苜蓿花青苷合成的分子机制提供了理论基础。     

猪基因共表达网络模块的构建及功能分析

旨在构建猪(Sus scrofa)的基因共表达网络模块,挖掘功能基因。基于权重基因共表达网络分析技术(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA),利用猪的多组织转录组测序数据,构建了24个猪的基因共表达模块,并对模块进行生物学过程、KEGG通路、疾病和组织特异性分析。结果显示,模块具有功能特异性,与器官的发育阶段、代谢通路有关,且同一模块中的信号通路间呈现调控关系;模块可富集与代谢、神经系统、癌症相关的疾病基因;模块可定位于特定组织。分析发现,钙调通路、PI3K-Akt通路、MAPK通路、泛素介导通路等在模块中呈现关键作用,催产素通路、昼夜节律通路内的相关基因对繁殖调控具有重要作用,SIX1、PRKAG3等基因的局部网络涉及肌肉发育。综上表明,在基因组水平上,构建和分析基因表达调控网络,可为探究中国地方猪品种特有的基因资源信息、丰富分子育种理论,提供新思路和新途径。     

固原黄牛不同部位肌肉组织代谢组学分析

旨在探究与固原黄牛肉风味形成相关的关键代谢物、代谢途径和酶,为深入解析固原黄牛肉肉品组成提高肉品质量奠定基础。本研究选用同一生长条件下,24月龄的6头健康雄性固原黄牛作为研究对象,利用非靶向代谢组学技术对眼肉、肩肉和臀肉3个组进行代谢物分析鉴定,通过主成分分析、偏最小二乘法判别分析和聚类分析筛选差异代谢物,并对筛选结果进行富集分析。随后,利用FELLA分析调控不饱和脂肪酸合成代谢相关的途径以及潜在的关键代谢物,同时对差异代谢物进行WGCNA分析。代谢物分析结果显示,固原黄牛眼肉、肩肉和臀肉3个组共鉴定出689个代谢物,其中脂质和类脂分子占比32.08%,脂肪酸类代谢物49种,聚类分析肩肉组和臀肉组样本聚为一类,眼肉组样本单独为一类。N6,N6,N6-三甲基-L-赖氨酸(N6,N6,N6-trimethyl-L-lysine)和麦芽三糖(maltotriose)是眼肉、肩肉和臀肉组与组之间共同的差异代谢物,二者含量均在眼肉最高。KEGG通路分析显示,差异代谢物主要富集在不饱和脂肪酸生物合成、嘌呤代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等代谢通路。通过WGCNA分析筛选出与3个肌肉部位相关的模块...     

共轭亚油酸影响边鸡胸肌脂类代谢的相关差异基因的筛选

旨在通过转录组测序技术筛选出共轭亚油酸(conjugated linoleic acids,CLA)影响边鸡胸肌脂类代谢的相关基因,为日粮中CLA调控边鸡脂类代谢的作用机制提供理论依据。本试验选取90日龄健康边鸡180只,随机分为5组,每组3个重复,每组日粮中分别添加不同比例的CLA 0%(对照组)、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,预饲期1周,正饲期6周。饲养试验结束后采集胸肌组织进行转录组测序,使用DESeq2软件对测序数据进行差异表达分析,对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,筛选出与胸肌脂类代谢相关的差异表达基因,利用qPCR对差异表达基因进行验证。通过转录组测序数据分析,共筛选出1 229个差异表达基因,其中594个基因上调,635个基因下调。随机选取9个差异表达基因进行qPCR验证,其相对表达量变化趋势与测序结果一致。GO功能分析发现,差异表达基因主要集中在生物学过程中的细胞过程、单一生物过程、生物调节和代谢过程。KEGG通路富集分析发现,各试验组中差异表达基因显著富集在不同的信号通路中,主要富集在ECM-受体相互作用、黏着斑、吞噬体、细胞凋亡、肌动蛋白细胞骨架调节和细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路中。通过GO和KEGG功能注释分析,共筛选出MCAT、APOA1、PTGDS、ALDH3A2、PLTP、FABP3、FOXO1、UCP3和FABP4等18个主要的参与脂类代谢相关的差异表达基因,可能在调控边鸡胸肌脂类代谢中发挥重要的作用。本研究通过转录组测序筛选出CLA影响边鸡胸肌脂类代谢过程中的主要调控基因,发现了日粮中CLA影响差异表达基因作用的主要生物学过程和信号通路,为今后研究CLA影响边鸡胸肌脂类代谢的分子作用机制奠定了基础。     

基于WGCNA与GSEA方法挖掘调控中卫山羊羊毛弯曲相关基因

旨在探究中卫山羊羊毛弯曲随生长发生变化的分子机制，挖掘不同发育时期影响羊毛弯曲度的关键基因。试验采集了3只中卫山羊出生后45日龄（弯曲毛）和365日龄（直毛）的皮肤组织，进行转录组测序（RNA-seq），使用WGCNA与GSEA分析找出Hub基因。以P-value<0.05和|log₂FoldChange|≥1作为差异表达基因筛选的标准，45日龄为对照组，365日龄为试验组共筛选得到1 252个显著差异表达基因，包括812个表达上调基因和440个下调基因。基于WGCNA方法分析共得到14个模块，其中黄色和绿松石模块与被毛弯曲表型相关。利用String和Cytoscape构建网络，筛选到20个影响羊毛弯曲度的核心基因。从GSEA结果中筛选的被显著富集通路Hedgehog signaling pathway、JAK/STAT signaling pathway、TGF/BETA signaling pathway等参与了毛囊发育调控。综合KEGG、WGCNA、分子网络构建、GSEA分析结果，共同筛选得到基因CCL27、IL7、WNT2，推断这3个基因在调控毛囊发育中起到了关键的调控作用。本研究为进一步阐明动物毛发弯曲的分子机制提供了理论基础。     

广灵驴CAPN1基因克隆、生物信息学分析及表达研究

本研究旨在对钙蛋白酶1（CAPN1）基因CDS区进行克隆及生物信息学分析，并鉴定其在广灵驴各组织中的表达量。应用生物信息学方法对广灵驴CAPN1基因CDS区进行序列分析，并对其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、翻译后修饰结构和蛋白结构进行预测；利用实时荧光定量PCR技术对CAPN1基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏和背最长肌6种组织中的表达水平进行分析。结果显示，广灵驴CAPN1基因CDS区全长2 148 bp，可编码715个氨基酸，已提交至NCBI，登录号为：MN158194，其核酸序列与马、绵羊、牛、人、山羊、小鼠、猪的同源性分别为99.7%、92.3%、92.5%、92.0%、92.5%、85.9%和92.9%；CAPN1蛋白的分子质量为82.01 ku，理论等电点为5.59，平均疏水性为-0.374，不稳定系数为36.42，不存在跨膜区及信号肽；其编码蛋白的二级结构由无规则卷曲、α-螺旋、β-转角和延伸链组成；CAPN1基因在广灵驴的6种组织中均表达，其中在背最长肌中的表达量最丰富，其次是肝脏，在心脏中的表达最低。本研究成功克隆了广灵驴CAPN1基因CDS，并对其在不同组织中的表达量进行了分析，为进一步研究CAPN1基因在肌肉嫩度方面的表达调控功能及发展地方品种广灵驴肉制品产业提供了理论依据。     

系统分析多组织转录组鉴定影响猪脂肪沉积的关键基因

旨在挖掘影响松辽黑猪脂肪沉积的关键基因及脂肪、肝和肌肉在体内的功能。本研究选择体重100 kg左右健康且背膘厚差异显著的6头(高、低各3头)松辽黑猪为试验动物,利用高通量转录组测序技术检测其脂肪、肝和背最长肌组织中基因的表达水平,鉴定不同脂肪沉积猪和不同组织中的差异表达基因,并分析差异表达基因的生物学功能。结果表明,在不同分组的猪中发现135个差异表达基因,其中部分参与了PPAR信号通路、AMPK信号通路、代谢通路、脂肪酸代谢和甘油代谢等通路。经生物学功能分析发现,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因为影响猪脂肪沉积的关键基因。在不同组织的差异表达表达基因中,脂肪组织中高表达的基因显著富集在胰岛素信号通路、MAPK信号通路、三羧酸循环、氧化磷酸化等通路;肝中高表达基因显著富集在多种物质的代谢、脂肪酸的降解、氨基酸的合成等通路;背最长肌中高表达的基因主要参与了蛋白质的降解、PI3K-Akt信号通路、氧化磷酸化通路、Wnt信号通路、磷脂酰肌醇信号通路等通路。不同组间差异表达基因分析结果提示,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因是影响脂肪沉积的关键基因;不同组织间差异表达基因表明,脂肪组织是脂肪合成的主要部位,而肝和肌肉组织主要涉及脂肪酸的降解。本研究结果对脂肪性状的遗传改良、机理解析有一定意义。     

广灵驴FTO基因克隆、序列分析及组织差异表达

[目的] 对广灵驴脂肪和肥胖相关基因（fat mass and obesity-associated gene,FTO）进行克隆及序列分析,同时检测其在广灵驴各组织中的表达差异,以探究广灵驴FTO基因结构对其生理代谢功能的影响。[方法] 运用RT-PCR技术扩增并克隆广灵驴FTO基因CDS序列,进行基因及蛋白质功能分析,同时运用实时荧光定量PCR方法检测FTO基因在广灵驴7种组织（心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、背最长肌及皮下脂肪）中的差异表达。[结果] 广灵驴FTO基因CDS区序列长1 518 bp,编码505个氨基酸,序列提交至NCBI,登录号：MZ169553。广灵驴FTO基因与马、猪、牛、人、羊驼、绵羊和山羊的相似性为99.3%、90.3%、89.5%、90.8%、90.7%、89.2%和89.2%;系统进化树分析发现,广灵驴与马的亲缘关系最近。FTO蛋白分子质量为58.35 ku,理论等电点为5.07,脂肪系数为80.36,不稳定系数为48.82,平均疏水指数为-0.550,为不稳定的酸性亲水蛋白。FTO蛋白无信号肽和跨膜区,主要定位于细胞质中,具有34个磷酸化位点与5个糖基化位点。FTO蛋白二级结构主要以α-螺旋（43.96%）和无规则卷曲（37.82%）为主。实时荧光定量PCR分析发现,FTO基因在广灵驴7个组织中均有表达,其中在肺脏和皮下脂肪中的表达量极显著高于其他组织（P<0.01）,在背最长肌中表达量最低。[结论] 本试验结果可为下一步基因表达与调控脂肪沉积机制及改善驴肉品质的研究奠定基础。     

沙葱及其提取物对舍饲肉羊肾周脂肪膻味物质代谢组特征的影响

本试验旨在探究不同膻味水平舍饲肉羊肾周脂肪代谢组学特征。试验分为4组，每组15只小尾寒羊羔羊，其中各试验组分别饲喂沙葱粉（AMR）、沙葱水提物（AWE）及沙葱醇提物（AFE），对照组（CK）饲喂基础饲粮。试验结束后从各组中随机选择6只羊屠宰，采集背部皮下脂肪、尾部脂肪、肾周脂肪和大网膜脂肪样品，检测4-烷基支链脂肪酸（BCFA）的沉积量，并以此为依据筛选极高膻味水平样品和极低膻味水平样品。采用LC-MS的方法，探究不同膻味水平舍饲肉羊肾周脂肪代谢组学特征。结果表明：沙葱及其提取物能够改善除尾部脂肪外其它部位脂肪组织中（肾周脂肪、背部皮下脂肪和大网膜脂肪）3种支链脂肪酸，且肾周脂肪最为敏感，其中沙葱醇提物对降低肾周脂肪中3种支链脂肪酸的沉积量效果最佳（MOA P<0.001；MNA P=0.044；EOA P<0.001）。代谢组学研究发现，组氨酸代谢通路、甘油磷脂代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路及亚油酸代谢通路及其相关代谢产物可能与膻味相关物质的合成有关。综上所述，沙葱醇提物可能通过影响舍饲肉羊机体脂肪酸及氨基酸代谢通路，调控相关代谢产物的合成，进而影响4-烷基支链脂肪酸的合成，从而改善羊肉膻味。     

广灵驴HSL基因克隆、序列分析与差异表达

试验旨在对广灵驴的激素敏感脂酶（hormone sensitive lipase，HSL）基因进行克隆和序列分析，并对HSL基因在广灵驴不同组织中的差异表达水平进行分析。使用RT-PCR法扩增并克隆广灵驴HSL基因CDS区部分序列，将序列拼接后得到HSL基因完整的CDS区全长序列，并对序列进行一系列生物信息学分析，通过实时荧光定量PCR检测HSL基因mRNA在广灵驴的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、背最长肌和皮下脂肪7个组织中的表达情况。结果显示，广灵驴HSL基因完整的CDS区全长为2 286 bp，共编码761个氨基酸，序列已提交到NCBI，登录号：MN231003。广灵驴HSL基因的核苷酸序列与马、羊驼、骆驼、猪、牛、山羊、小鼠、绵羊相应序列的同源性分别为99.6%、88.9%、88.6%、88.1%、86.9%、85.6%、80.8%、79.1%。系统进化树预测表明，广灵驴HSL基因与马的亲缘关系最近，与小鼠的亲缘关系最远。生物信息学分析发现，HSL蛋白的理论等电点为6.51，不稳定指数为56.83，亲水性的总平均值为-0.048，说明HSL是酸性不稳定的水溶性蛋白。蛋白保守域中存在N-末端结构域、α/β水解酶折叠结构域以及调节结构域。蛋白序列中共存在88个磷酸化修饰位点、25个糖基化修饰位点。蛋白中存在较强的疏水性区域，没有信号肽及跨膜区域。二级结构显示此蛋白是由α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲构成的，分别占45.33%、11.70%、5.65%、37.32%。实时荧光定量PCR检测结果显示，HSL基因mRNA在广灵驴的7种组织中均有表达但存在差异，在皮下脂肪中表达量最高，在心脏中表达量最低，说明广灵驴HSL基因可能在体内脂肪沉积中发挥着非常重要的作用。该试验为进一步研究HSL蛋白功能及其在广灵驴脂肪沉积中代谢调控机制提供了理论基础。