Untargeted UHPLC–Q-Exactive-MS-based metabolomics reveals associations between pre- and post-cooked metabolites and the taste quality of geographical indication rice and regular rice

Geographical indication (GI) rice refers to the rice of specific geographical origin, which tends to have a good taste quality and a high commodity price. Rice is favored for its soft texture and chewiness after cooking. However, GI rice is also plagued by rice fraud. Understanding the reasons for the excellent taste quality of GI rice and identifying its geographical origin can help maintain the stability of the rice market and promote the development of the rice industry. In this study, we determined the taste quality of rice. Untargeted metabolomics based on UHPLC–Q-Exactive-MS was used to identify metabolites in GI and regular rice before and after cooking. Our findings suggested that GI rice showed lower protein and amylose content, resulting in higher starch gelatinization properties and taste quality. This study identified 520 metabolites, among which 142 and 175 were significantly different between GI and regular rice, before and after cooking, respectively. The increased variety of metabolites after cooking was significantly negatively correlated with the taste quality of rice. GI rice was lower in amino acids and lipid metabolite content before and after cooking, which may be the reason for the excellent taste quality. Through linear discriminant analysis, we found that the differential metabolites of rice after cooking were more accurate in discriminating rice from different geographic origins, up to 100%. This work gained new insights into the metabolites of GI rice, which explains its excellent taste quality. The rice metabolites after cooking could be used for more accurate geographical identification of rice.     

m6A表观遗传修饰及其调控机制研究进展

N⁶-甲基腺嘌呤（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修饰是现阶段发现的真核生物体内最广泛的RNA表观遗传修饰方式，近年来研究显示，m⁶A在真核生物间具有较高的保守性，在基因表达及细胞命运调控中发挥着关键作用，且对mRNA的可变剪接、定位、翻译及稳定性有较大影响。现有的m⁶A修饰检测技术可以较为准确、高效地检测出生物样本中的m⁶A修饰丰度，并能快速、简便地进行m⁶A修饰的高通量测序，以及在单碱基分辨率下检测m⁶A修饰在RNA上的位置。尽管m⁶A修饰相关调控蛋白对畜禽复杂经济性状的影响近年来已有少量报道，但其中的作用机制仍未得到充分阐明。大量人类及模式生物上的研究表明，m⁶A修饰相关蛋白能够影响生长发育、繁殖、热应激、炎症及癌症等生物学过程，为探究畜禽m⁶A修饰参与复杂性状调控机制提供一定的借鉴意义。作者主要从m⁶A甲基化修饰相关蛋白（甲基转移酶、去甲基化酶及读取蛋白）、m⁶A检测技术、m⁶A对哺乳动物复杂性状的调控机制、m⁶A与其他表观修饰的互作机制等方面进行阐述，为m⁶A在畜禽遗传育种中的应用提供新的见解。     

m6A甲基化酶METTL3和WTAP在牦牛组织及脂肪细胞中的表达

本研究旨在探究m⁶A RNA甲基化酶METTL3和WTAP在牦牛(Bos grunniens)不同组织、前体脂肪细胞增殖与分化过程中的表达模式和前体脂肪细胞分化过程mRNA m⁶A的变化水平。采用qRT-PCR检测牦牛皮下脂肪、肌肉、心、肝、脾、肺、肾和皮下脂肪不同时期(18和30月龄)METTL3及WTAP的mRNA表达水平。应用I型胶原酶消化法获取牦牛前体脂肪细胞,油红O染色和脂肪分化标志基因的检测建立牦牛前体脂肪细胞分化模型,以及qRTPCR检测前体脂肪细胞增殖分化阶段METTL3和WTAP的mRNA表达水平。结果表明,肝脏组织中METTL3表达最高(P<0.05),皮下脂肪组织表达量最低(P<0.05);WTAP在皮下脂肪组织中的表达最为丰富,脾脏中的表达量最低(P<0.05)。30月龄皮下脂肪组织中METTL3和WTAP mRNA表达量高于18月龄。前体脂肪细胞诱导分化12 d时,细胞中出现多而密的脂环,脂肪细胞分化特异性标志基因FABP4、C/EBPα和PPARγ第12天的表达量显著高于第0天(P<0.05)。METTL3和WTAP的表达量在细胞增殖阶段(24、48和72 h)呈现“下降-上升”的表达趋势(P<0.05)。在牦牛前体脂肪细胞分化阶段(0、4、8和12 d),METTL3表达量呈现“上升-下降-上升”的趋势,WTAP呈现“上升-下降”的趋势。细胞分化阶段mRNA m⁶A水平呈现逐渐上升的趋势,在分化12 d时细胞内RNA的m⁶A丰度最高(P<0.05)。本研究获得METTL3和WTAP在牦牛不同组织和前体脂肪细胞增殖分化阶段的变化规律及细胞分化过程中mRNA m⁶A水平变化,初步揭示WTAP和METTL3对牦牛脂代谢具有重要的调控作用。     

播前贮墒量对黑龙港平原旱作冬小麦产量及水分利用的影响

为明确黑龙港平原正在推广应用的冬小麦贮墒旱作栽培的播前土壤适宜墒情,研究了不同贮墒水平对小麦产量和水分利用效率的影响。试验于2014-2015和2015-2016年在河北吴桥进行,通过播前补灌设置5个贮墒水平,即2 m土体含水量分别为田间持水量的75%(W1)、80%(W2)、85%(W3)、90%(W4)、100%(W5)。结果表明,随贮墒量的增加,小麦全生育期耗水量显著增大,以W5处理的耗水量最大;提高贮墒量可促进小麦增产,但在贮墒量达到一定程度后产量变化不再明显,两年平均产量以W4处理最大;在W1、W2和W3处理间小麦水分利用效率差异不显著,而W4和W5处理显著低于前三个处理。在本试验土壤及降雨条件下,把播前2m土壤含水量调整为田间持水量的85%~90%是贮墒旱作最适宜的贮墒水平。     

黄土高原半干旱区春小麦产量变动的影响因子分析

为揭示影响半干旱区春小麦产量波动的环境因子,依据甘肃省定西市农业气象试验站1987—2011年春小麦农业气象观测资料以及文献收集（1993—2013年）获得的春小麦耗水量与产量关系资料,分析了影响黄土高原半干旱区春小麦产量变动的环境因子。结果表明：春小麦产量与5月及主要生育期蒸发量与降水量差呈极显著的负相关关系,且负相关关系受播前土壤含水量的影响,播前土壤水分含量越大,在相同大气蒸发力条件下,春小麦产量越高,反之亦然。春小麦产量与5月份降水量以及播前土壤含水量呈正相关关系,降水量相同,播前土壤水分含量越大,产量越高,在相同土壤含水量条件下,主要生育期大气越干燥,产量越低。有效供水量可以解释60.4%的产量变率,耗水量可解释93.4%的产量变率,温度并不会对研究区春小麦产量变动造成直接影响,其通过空气饱和差影响产量形成。     

lncRNA-6617调控猪肌内前体脂肪细胞分化的筛选与功能研究

旨在探究lncRNA-6617的生物学特性及其对猪肌内前体脂肪细胞分化的影响，以及初步探究其上游调节机制，为后续深入研究猪肌内脂肪沉积调控机制提供参考依据。本研究以饲养在相同条件下的1、90、180日龄健康马身公猪(n=3)和大白公猪(n=3)为研究对象，利用RNA-seq技术筛选脂肪型猪(马身猪)和瘦肉型猪(大白猪)肌肉特异表达的lncRNAs，并通过生物信息学分析、RT-PCR及Sanger测序鉴定lncRNA-6617生物学特性及其猪组织中的表达特征。在猪肌内前体脂肪细胞中干扰lncRNA-6617，检测lncRNA-6617对肌内脂肪细胞分化能力的影响。随后，检测m⁶A修饰相关酶在不同品种猪中的表达差异，研究lncRNA-6617的上游调控机制。结果显示，lncRNA-6617位于猪18号染色体，RAMP3基因反义链的第3内含子区域，无蛋白编码能力，主要分布于细胞核; lncRNA-6617在猪所检测各组织中均有表达，背部皮下脂肪中表达量最高，且在马身猪肌肉组织中的表达极显著高于大白猪(P < 0.01);在猪肌内前体脂肪细胞分化过程中，lncRNA-6617表达量呈上升趋势，且在分化第5天表达量达到最高; 干扰lncRNA-6617诱导分化7 d后，分化的成熟脂肪细胞明显减少，成脂关键基因CEBPα、PPARγ和aP2的表达均极显著下调(P < 0.01)。m⁶A修饰的去甲基化酶FTO在马身猪背最长肌和股二头肌中的表达极显著高于大白猪(P < 0.01)，在腰大肌中的表达显著高于大白猪(P < 0.05)，上游调节因子ZNF217在马身猪肌肉组织中的表达极显著高于大白猪(P < 0.01)，与lncRNA-6617表达模式一致。干扰FTO后，lncRNA-6617的表达极显著下调(P < 0.01)。本研究筛选了在马身猪肌肉组织中显著高表达的lncRNA-6617，并深入研究了lncRNA-6617促进猪肌内前体脂肪细胞分化的功能及其上游调节机制，丰富了脂肪细胞生成的表观调控网络。