基于多组学探究驴肉嫩度及风味差异的分子机制

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驴肉肉质鲜嫩,营养丰富,广受消费者青睐。嫩度和风味是影响消费者购买欲望的直接因素,嫩度是咀嚼肉的感觉,而风味指的是肉经烹饪后产生的香气和滋味,因此探究驴肉嫩度及不同嫩度风味差异的调控机制具有重要的意义。本试验以广灵驴为研究对象,以剪切力和肌内脂肪为表型,通过WGCNA技术筛选与驴肉嫩度相关基因及代谢物并进行转录组与代谢组联合分析,解析嫩度调控机制;通过可变剪接和GSEA筛选与嫩度相关的可变剪接基因及KEGG通路;通过SPME-GC-MS技术检测不同嫩度驴肉背最长肌挥发性物质的差异,并结合多元统计分析方法筛选与嫩度相关的关键差异风味物质,之后基于Pearson相关性与组学联合分析解析风味调控机制。主要结果如下:(1)利用WGCNA技术筛选到3个与嫩度相关的关键基因模块Greenyellow、Darkgrey以及Darkgreen,相应模块内分别有372、73、95个基因;筛选到2个关键代谢物模块Brown、Yellow,分别有171、55个代谢物。3个模块内基因主要在甘油磷脂的生物合成、脂质氧化、脂肪酸β-氧化、G蛋白偶联受体活性、细胞大分子分解代谢过程、肌肉器官发育、钙离子结合等GO上富集。KEGG富集发现各模块内的基因及代谢物主要富集在精氨酸和脯氨酸代谢、Wnt信号通路、脂肪酸代谢、蛋白质消化吸收、TCA循环、胰高血糖素信号通路、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢、β-丙氨酸代谢等通路上。cyto Hubbs筛选出EPX、FOXO6、MARK1、TMEM65、ADH4以及L-酪氨酸、腺嘌呤、腺苷酸基琥珀酸、肌肽、尿烷酸等是各模块内的Hub基因及代谢物。联合分析表明丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、β-丙氨酸代谢以及PPAR信号通路可能调控了驴肉嫩度。(2)可变剪接分析发现外显子跳跃是驴肉背最长肌中最常见的剪接方式。可变剪接基因在GO上主要富集在泛素依赖的蛋白质分解代谢过程、横纹肌的正向调节、脂肪酸氧化、脂质分解代谢等。KEGG结果表明,基因可能在胰高血糖素信号通路、果糖和甘露糖代谢、丙酸代谢、AMPK信号通路、甘油磷脂代谢、泛素介导的蛋白水解以及胰岛素抵抗7条代谢通路上发生可变剪接进而影响嫩度。GSEA分析发现,在KEGG上高嫩度组主要富集到脂肪酸延伸、脂肪酸降解、甘油脂代谢、泛素介导的蛋白水解、不饱和脂肪酸的生物合成;低嫩度组主要富集到戊糖磷酸盐途径以及蛋白质消化和吸收等,这些通路是对嫩度调控机制研究的有效补充。(3)在广灵驴背最长肌上共鉴定出41种挥发性物质,通过香气活性值(odor activity value,OAV)筛选出13种关键风味物质,发现驴肉风味的关键物质和主要贡献者是醛类。通过变量投影重要度(variable important for the projection,VIP)和OAV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有关的基因并对其进行KEGG功能分析,发现1-辛烯-3-醇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、氨基酸生物合成、MAPK信号通路;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、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解、多种脂肪细胞因子信号通路等;月桂醛相关基因主要富集在糖酵解/糖异生、胰岛素信号通路、次生代谢物的生物合成、戊糖磷酸途径、氨基酸生物合成、HIF-1信号通路、果糖和甘露糖代谢、胰高血糖素信号通路。这些通路可能参与了驴肉关键风味1-辛烯-3-醇、1-辛醇以及月桂醛的形成。本研究所富集到的代谢通路可能是驴肉嫩度及风味形成的重要调控机制,为今后广灵驴肉质嫩度和风味的分子改良和分子育种提供了理论依据。
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