基于转录组和代谢组学研究调控驴背最长肌嫩度的分子机制

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hbl20062
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嫩度(Tenderness)是肉质品质的重要指标之一,被认为是直接影响肉食质量的决定性感官属性。广灵驴是我国五大优良驴种之一,具有肉质鲜嫩和蛋白质含量丰富等特点。目前关于驴肉质品质的相关研究报道较少,尤其是在驴肉质嫩度分子调控机制的相关研究基本空白。因此,本试验以广灵驴为研究对象,采用转录组测序技术和代谢组测序技术对不同肉质嫩度的广灵驴的背最长肌组织进行转录组以及代谢组分析,初步展现不同肉质嫩度的广灵驴内在的物质变化网络,为进一步研究广灵驴的分子育种提供了理论依据。主要结果如下:(1)对30头广灵驴的背最长肌进行剪切力和肌内脂肪含量的测定,根据其剪切力和肌内脂肪含量的综合数据,选择出8头驴的背最长肌并将其分为两组,高嫩度组(HT,n=4)与低嫩度组(LT,n=4),用于转录组和代谢组测序。(2)转录组测序发现HT组和LT组之间共存在1253个差异表达基因,其中上调的基因共有832个,下调的基因共有421个。GO功能富集结果表明肌原纤维、收缩纤维、收缩纤维部分、二十碳四烯酸结合、花生四烯酸结合、细胞骨架蛋白结合、长链脂肪酸结合、Hsp70蛋白结合、应激反应的调节、肌肉系统过程、肌肉收缩、细胞蛋白质代谢过程的负调控以及蛋白质代谢过程的负调控等多条途径参与了广灵驴肉质嫩度的调控。KEGG通路分析结果表明糖酵解/糖异生、胰高血糖素信号通路、胰岛素信号通路、HIF-1信号通路、磷酸戊糖途径、AMPK信号通路、果糖和甘露糖代谢、胰岛素抵抗、甘油酯代谢、甘油磷脂代谢以及粘附斑激酶信号通路等多种途径可能会影响广灵驴的肉质嫩度。结合数据库分析共筛选到17个与肉质嫩度相关的候选基因,与肌肉相关的基因有6个,包括ANKRD1、ASB2、BDH1、CRYAB、TNNT3、MYL1;与肌内脂肪相关的基因有11个,包括DGAT2、ELOVL6、IGF1、PPARα、PPARγ、LPL、FABP4、SCD、GPAM、PCK1和HOXC10。通过q RT-PCR随机验证了8个基因的表达情况,表明了RNA-Seq结果的可靠性。(3)代谢组测序发现HT组和LT组的之间共存在225个差异代谢物,其中上调的有154个,下调的有71个。对差异代谢物进行KEGG通路分析,主要的代谢通路有11个,包括嘌呤代谢、磷酸戊糖途径、组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢、Fox O信号通路、D-谷氨酰胺与D-谷氨酸代谢、柠檬酸盐循环、精氨酸生物合成以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等多个途径,说明这些通路可能与肉质嫩度相关。另外结合数据库注释和KEGG富集通路共筛选到43个与肉质嫩度相关的代谢物,其中上调的代谢物有33个,下调的代谢物有10个。(4)转录组和代谢组进行联合KEGG分析,发现甘油磷脂代谢、磷酸戊糖途径、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、胰高血糖素信号通路以及PPAR信号通路可能参与广灵驴的嫩度调控机制(P<0.1)。通过相关性分析发现上述的5条通路中存在Spearman相关系数大于0.8的基因和代谢物。在甘油磷脂通路中,代谢物溶血磷脂酰胆碱(18:1(9Z))、胆碱、溶血磷脂酰胆碱(17:0)、溶血磷脂酰胆碱(18:0)、甘油磷酸胆碱以及甘油磷酰基乙醇胺与PLA2G12A、DGKE、DGKH和GPAM基因的关系密切。在磷酸戊糖途径中,代谢物1-磷酸核糖和7-磷酸景天庚酮糖与PFKM、PGM1、GPI、LOC106841113和LOC106828083基因的关系密切。在丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢通路中,代谢物腺苷酸基琥珀酸和柠檬酸与RIMKLB和DDO基因的关系密切。在精氨酸和脯氨酸代谢通路中,代谢物肌酸与LOC106837908和GAMT基因的关系密切。在胰高血糖素信号通路中,代谢物柠檬酸与PRKAB2基因的关系密切。此外,对转录组数据影响较大的前15个差异代谢物主要集中在脂质和类脂质分子、氨基酸及其衍生物以及核苷酸及其代谢物内,而对代谢组数据影响较大的前15个差异表达基因主要集中在与肌肉发育相关以及与能量代谢相关的基因中。这些结果有助于日后进一步探究广灵驴肉质嫩度调控的分子机制,为广灵驴的分子育种提供了理论依据。
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