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鹅是草食性家禽,位列世界卫生组织最近一次发布的“健康食品排行榜”第一,深受消费者欢迎。众所周知,鹅为水禽,具有很强的脂肪沉积能力,特别是在腹部、皮下沉积较多的脂肪,而脂肪的过度沉积降低了鹅饲料转化率、减少了屠体产量、影响了生殖系统机能,因此,怎样减少腹部和皮下脂肪沉积已成为产业可持续发展亟待解决的问题之一。然而,体内不同部位的脂肪的沉积具有一定的相关性,即在降低腹部和皮下脂肪沉积的同时,也减少了肌内脂肪的沉积,这又对鹅肉的风味和品质产生负面影响。因此,明确鹅不同部位脂肪理化特性和调控机制差异是实现降低腹部和皮下脂肪沉积又不损伤肉品质的关键。基于此,本研究比较了扬州鹅胚胎期和早期生长发育期腹部、皮下和肌内脂肪的组织学特征和生理特性;并通过RNA-Seq筛选了调控腹部、皮下和肌内脂肪前体细胞特异性分化的候选基因;最后,验证了候选基因特异性调控成脂分化的作用及其分子机制,旨在明确鹅肌内、皮下与腹部脂肪差异性沉积的分子调控差异机制,为降低肉鹅腹部和皮下脂肪沉积或提高肉鹅肌内脂肪沉积提供新的靶点。主要内容如下:1.鹅不同发育阶段肌内、腹部和皮下脂肪沉积规律研究为探明肉鹅不同生长发育阶段肌内脂肪、皮下脂肪与腹部脂肪组织的发育规律、组织学特征和生理特性,采用HE染色、RT-qPCR等方法对脂肪组织学、细胞学参数等发育性变化进行了研究。结果显示,胚胎期时皮下脂肪组织是脂肪沉积的主要部位且发育早于腹部脂肪,出生后,腹部脂肪的沉积速度加快,在120日龄时腹部脂肪组织的相对重量明显高于皮下脂肪组织(P<0.05);在发育过程中,未见明显的肌内脂肪沉积;鹅脂肪主要以细胞肥大方式沉积,在胚胎期皮下和腹部脂肪细胞体积明显增大(P<0.05),但出生后,皮下脂肪细胞的体积相对稳定而腹部脂肪细胞的体积仍在增大(P<0.05),到120日龄时腹部脂肪细胞的直径和面积均显著大于皮下脂肪细胞(P<0.05);在整个发育阶段,胸肌内的TG含量整体处于较低水平,且28日龄之后腹部脂肪组织的TG含量高于皮下脂肪组织;进一步采用RT-qPCR检测发现Lpll、aP2、Ppara等脂质摄取与脂肪生成相关基因在腹部和皮下脂肪脂肪组织中的表达呈现出先升高后降低趋势,而分解相关基因Atgl在肌内和皮下脂肪组织中的表达呈现出先升高后降低趋势;最后比较了 3种前脂肪细胞增殖与分化能力差异,发现腹部和皮下前脂肪细胞的生长速度快于肌内前体脂肪细胞;诱导分化过程中,鹅皮下脂肪细胞内TG沉积最多,肌内脂肪细胞内TG沉积最少;成脂分化相关标志基因Pparγ等在皮下、腹部和肌内前体脂肪细胞分化过程中表达模式存在差异。以上研究结果表明鹅肌内、腹部和皮下脂肪发育能力、脂肪细胞扩张能力、脂质沉积能力、脂质代谢能力及前体脂肪细胞的增殖和分化均存在明显差异。2.鹅腹部、肌内和皮下脂肪前体细胞成脂分化过程中差异表达基因的筛选为筛选鹅腹部、皮下和肌内脂肪特异性沉积调控靶点,本研究以构建的肌内、腹部和皮下前体脂肪细胞培养和分化模型进行了高通量转录组测序研究。研究结果显示,经分化诱导后,在皮下、肌内和腹部前体脂肪细胞成脂分化过程中共筛选到4037个、3330个、3161个差异表达的基因;通路富集分析显示,差异表达基因富集在了对于脂肪细胞增殖和分化具有重要的调控作用的信号通路,如细胞外基质组分(ECM)与受体互作、胰岛素信号通路PI3K-Akt、MAPK等信号通路;随后,筛选出调控鹅肌内、皮下与腹部脂肪分化的重要调控因子,如Ppary、LOC106044608、Acap3、Sox4、LOC106043511等基因在鹅皮下与腹部成脂分化过程中差异表达,而在肌内成脂分化过程中未发现差异表达;而另一些重要调控因子,如Bmp4、Pls3、Igfbp2、Klf15、Klf12等在鹅肌内、皮下与腹部成脂分化过程中均差异表达。因此,可以将筛选得到的Pparγ和Bmp4等差异基因作为后续探究皮下、腹部和肌内脂肪差异性沉积的候选靶标。3.Pparγ对鹅肌内、腹部和皮下脂肪沉积的影响及其分子机理研究为阐明Pparγ在鹅肌内、腹部和皮下脂肪特异性沉积作用机制,在获得了完整的鹅Pparγ基因编码区序列基础上检测到Pparγ基因在腹脂和皮脂中的表达量远远高于在其他组织中的表达量(P<0.05),其表达水平依次为腹脂>皮脂>胸肌>肾脏>肝脏>肺>脾脏>心脏>肌胃。进一步将鹅Pparγ超表达载体或siRNA分别转染至三种前体脂肪细胞内,超表达Pparγ都显著提高脂肪细胞中TG的沉积(P<0.01)。Pparγ干扰后显著降低了腹部脂肪细胞中TG的含量(P<0.05),而对肌内和皮下脂肪细胞中TG含量无显著影响(P>0.05)。进一步利用四种浓度Pparγ抑制剂T0070907(0 ng/mL、12.5 ng/mL、25ng/mL、50ng/mL)处理三种前体脂肪细胞,发现25 ng/mLT0070907处理即可明显抑制腹部脂肪细胞中TG的生成(P<0.05)而不明显改变肌内和皮下脂肪细胞中TG的生成(P>0.05)。研究结果揭示了Ppary在鹅肌内、腹部和皮下脂肪特异性沉积作用,为降低肉鹅腹部脂肪沉积、提高饲料转化率提供新的靶点。4.Bmp4对鹅肌内、腹部和皮下脂肪沉积的影响及其分子机理研究为阐明Bmp4在鹅肌内、腹部和皮下脂肪特异性沉积作用机制,在获得了完整的鹅Bmp4基因编码区序列基础上检测到Bmp4在胸肌、腹脂和皮脂中的表达量远远高于在其他组织中的表达量(P<0.05),表达水平依次为胸肌>腹脂>皮脂>肝脏>肾脏>肌胃>肺>脾脏>心脏;在腹部和皮下前体脂肪细胞分化过程中,Bmp4在分化的0h表达量显著高于分化72h和144 h(P<0.05),而肌内前体脂肪细胞分化过程中Bmp4mRNA表达量在分化72 h的表达量显著低于分化0 h和144 h的表达量(P<0.05);进一步将鹅Bmp4超表达载体或siRNA分别转染至腹部、肌内和皮下前体脂肪细胞内,超表达Bmp4显著提高了脂肪细胞中TG的生成(P<0.05);Bmp4干扰后显著降低了腹部脂肪细胞中TG的生成(P<0.05),而对肌内和皮下脂肪细胞中TG含量无显著影响(P>0.05)。进一步利用四种浓度Bmp4激活剂SB4(终浓度为0、25、50、100 ng/mL)和抑制剂LDN193189(终浓度为0、12.5、25、50ng/mL)处理三种前体脂肪细胞,发现25 ng/mL Bmp4激活剂SB4处理可显著提高肌内脂肪细胞中TG的生成(P<0.05)而不明显改变腹部和皮下脂肪细胞中TG的生成(P>0.05)。研究结果揭示了Bmp4在鹅腹部和皮下脂肪特异性沉积作用,为提升肉鹅肌内脂肪沉积、提高肉品质提供新的靶点。综上所述,鹅肌内、腹部和皮下脂肪组织发育能力、脂肪细胞扩张能力、脂质沉积能力、脂质代谢能力及前体脂肪细胞的增殖和分化均存在明显差异均存在明显差异;高通量转录组测序从分子层面上整体揭示了鹅肌内、皮下与腹部脂肪细胞分化的调控网络,筛选出Pparγ、Bmp4基因作为后续探究皮下、腹部和肌内脂肪差异性沉积的候选靶标;进一步构建了Ppary和Bmp4的特异性siRNA和超表达载体,揭示了 Pparγ和Bmp4分别通过改变脂肪合成与分解基因的表达水平来实现腹部、肌内和皮下脂肪差异沉积调控。此外,25 ng/mL抑制剂T0070907处理显著抑制了腹部脂肪细胞中TG的生成,25ng/mL Bmp4激活剂SB4处理显著提高了肌内脂肪细胞中TG的生成,这可为有选择的降低腹部脂肪沉积或提高鹅肌内脂肪沉积提供重要线索。