中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (6): 1239-1258.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.06.014
• 畜牧·兽医 • 上一篇
高岩浩1(), 王婷婷1, 白卫卫1, 杜兴杰1, 刘贤2, 秦本源2, 付彤1, 孙宇1, 高腾云1(
), 张天留1(
)
收稿日期:
2024-11-05
接受日期:
2025-02-20
出版日期:
2025-03-25
发布日期:
2025-03-25
通信作者:
联系方式:
高岩浩,Tel:15565032572;E-mail:gaoyanhao_eureka@163.com。
基金资助:
GAO YanHao1(), WANG TingTing1, BAI WeiWei1, DU XingJie1, LIU Xian2, QIN BenYuan2, FU Tong1, SUN Yu1, GAO TengYun1(
), ZHANG TianLiu1(
)
Received:
2024-11-05
Accepted:
2025-02-20
Published:
2025-03-25
Online:
2025-03-25
摘要:
【目的】 肌内脂质的组成与含量是影响风味和嫩度的重要因素,与牛肉品质紧密相关。通过比较南阳牛背最长肌与里脊组织脂质特征和基因表达模式,鉴定调控南阳牛不同肌肉组织脂质特征的潜在候选基因,为优质牛肉分子育种提供理论依据。【方法】 选用生长环境和遗传背景相同的成年南阳牛背最长肌和里脊组织为试验材料,采用气相色谱质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、液相色谱质谱联用(liquid chromatography mass spectrometry,LC-MS)与转录组测序技术(RNA sequencing,RNA-seq),构建肌肉组织的脂质图谱与基因表达谱,鉴定差异脂质分子(differential lipid molecules, DLMs)和差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),进行功能富集分析及蛋白质互作网络分析(protein-protein interaction network, PPI)筛选潜在候选基因,并采用实时荧光定量PCR技术(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)进行表达水平验证。【结果】 在肌肉组织间共检测到19种脂肪酸,其中C18:0、C14:1n5和C16:1n7的含量在组织间存在显著差异。共检测到2 106种脂质分子,其中磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)、甘油三酯(triacylglycerols,TG)和磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)为主要成分。通过差异分析在肌肉组织间共筛选到39种DLMs和3 424个DEGs,经受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)分析鉴定到13种DLMs(如:DG(16:0_18:1)、DG(18:0_18:1)、DG(18:0_18:2))可作为组织间的潜在脂质生物标志物。PPI和MCODE分析获得3个与脂质代谢密切相关的核心基因模块,通路富集分析显示,DEGs与DLMs共同参与肌醇磷酸代谢、甘油酯代谢和甘油磷脂代谢通路。整合分析鉴定到19个调控脂质特征差异的潜在候选基因,其中7个基因(PLCG2、SYNJ1、LPIN1、DGKZ、DGAT1、LPL和SELENOI)居于通路中的关键位置,对DLMs具有直接调控作用。RT-qPCR结果显示6个脂质候选基因的表达趋势与RNA-seq结果一致。【结论】 在南阳牛背最长肌与里脊组织间鉴定到13种潜在脂质生物标志物,筛选到19个潜在候选基因参与脂质特征调控的关键代谢通路,为今后进一步探究南阳牛脂质差异形成的调控机制及优质牛肉分子育种提供理论基础。
高岩浩, 王婷婷, 白卫卫, 杜兴杰, 刘贤, 秦本源, 付彤, 孙宇, 高腾云, 张天留. 脂质组与转录组联合揭示南阳牛不同肌肉组织脂质特征的差异表达模式[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1239-1258.
GAO YanHao, WANG TingTing, BAI WeiWei, DU XingJie, LIU Xian, QIN BenYuan, FU Tong, SUN Yu, GAO TengYun, ZHANG TianLiu. The Combination of Lipidome and Transcriptome Revealed the Differential Expression Patterns of Lipid Characteristics in Different Muscle Tissues for Nanyang Cattle[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(6): 1239-1258.
表1
基因引物序列表"
基因 Gene symbol | 序列号 Accession number | 引物序列 Primer sequence (5'-3') | 产物长度 Product length (bp) |
---|---|---|---|
GAPDH | NM_001034034.2 | F:ATGCTGGTGCTGAGTATGTG R:GTGTCGCTGTTGAAGTCG | 604 |
LPL | NM_001075120.1 | F:GCCGCAGACAGGATTACAGG R:CCAGGAATGAGGTGGCAAGT | 107 |
ETNK1 | XM_002687736.6 | F:GCTACCACCACTTTCTGGGA R:TGTTATCCCACTGTACCGCC | 292 |
DGKZ | NM_001278652.1 | F:TTTTCGGGCACAGGAAAGC R:GGGACACTGATTTCAGCATCTT | 231 |
LYPLA1 | NM_001034688.2 | F:CACTGCCTTTACTGTGGATTGC R:TACACAAGGCCTCTTGGTGG | 293 |
GPCPD1 | XM_002692364.7 | F:GATCTCGGACAACCCCCATT R:GGCTGTTCAGGCATCCAATC | 241 |
PCYT1A | NM_001105052.2 | F:GTGCTGGTATATGGGTGCCT R:TTGTCACTCTTGCTCGCTGG | 166 |
表3
肌肉组织间潜在脂质生物标志物的详细信息"
脂质分子 Lipid molecule | 脂质离子 Lipid ion | 亚类 Subclass | 质荷比 m/z | 时间 Time (min) | P值 P value | VIP值 VIP value | 丰度高/丰度低 High-abundance/Low-abundance |
---|---|---|---|---|---|---|---|
DG(16:0_18:1) | DG(16:0_18:1)+NH4 | DG | 612.5561505 | 13.08173 | 0.0053 | 2.64 | 丰度高 High-abundance |
DG(18:0_18:1) | DG(18:0_18:1)+NH4 | DG | 640.5874505 | 14.18853297 | 0.0000 | 3.51 | 丰度高 High-abundance |
DG(18:0_18:2) | DG(18:0_18:2)+NH4 | DG | 638.5718005 | 13.12742785 | 0.0020 | 3.40 | 丰度高 High-abundance |
DG(37:4) | DG(37:4)+H | DG | 631.5296015 | 13.45720732 | 0.0005 | 1.12 | 丰度高 High-abundance |
DG(38:5) | DG(38:5)+H | DG | 643.5296015 | 13.30231755 | 0.0137 | 2.13 | 丰度高 High-abundance |
PC(11:0_22:1) | PC(11:0_22:1)+Na | PC | 768.5513785 | 11.21609073 | 0.0039 | 2.04 | 丰度高 High-abundance |
PC(35:4) | PC(35:4)+H | PC | 768.5537835 | 11.2368014 | 0.0034 | 2.08 | 丰度高 High-abundance |
PE(16:1e_18:2) | PE(16:1e_18:2)-H | PE | 698.5130155 | 10.85689739 | 0.0088 | 2.37 | 丰度高 High-abundance |
PE(18:0_18:1) | PE(18:0_18:1)+Na | PE | 768.5513785 | 11.25022966 | 0.0055 | 4.24 | 丰度高 High-abundance |
PE(18:0_20:4) | PE(18:0_20:4)-H | PE | 766.5392305 | 11.23645543 | 0.0002 | 4.15 | 丰度高 High-abundance |
PE(18:0e) | PE(18:0e)+H | PE | 482.3241185 | 3.510563969 | 0.0097 | 2.60 | 丰度高 High-abundance |
PE(18:2e_17:1) | PE(18:2e_17:1)+H | PE | 714.5432185 | 11.53612853 | 0.0036 | 1.09 | 丰度高 High-abundance |
SPH(d22:0) | SPH(d22:0)+H | SPH | 358.3679555 | 3.081586854 | 0.0002 | 2.84 | 丰度低 Low-abundance |
表4
转录组数据质量检测与比对分析"
样品 Sample | 原始序列 Raw reads | 原始碱基 Raw bases (G) | 质控序列 Clean reads | 质控碱基 Clean bases (G) | Q20 (%) | Q30 (%) | GC (%) | 序列比对率 Ratio of Mapped reads (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
背最长肌_1 Longissimus_dorsi_1 | 44427252 | 6.71 | 43874518 | 6.61 | 96.97 | 94.64 | 48.38 | 97.56 |
背最长肌_2 Longissimus_dorsi_2 | 57740820 | 8.72 | 57298348 | 8.63 | 97.40 | 95.49 | 47.28 | 96.84 |
背最长肌_3 Longissimus_dorsi_3 | 57335318 | 8.66 | 56890740 | 8.56 | 97.39 | 95.48 | 50.01 | 97.37 |
背最长肌_4 Longissimus_dorsi_4 | 54104992 | 8.17 | 53663454 | 8.05 | 97.45 | 95.59 | 48.89 | 97.56 |
背最长肌_5 Longissimus_dorsi_5 | 55554150 | 8.39 | 55083896 | 8.22 | 97.38 | 95.46 | 49.48 | 96.66 |
里脊_1 Tenderloin_1 | 56825130 | 8.58 | 56433728 | 8.49 | 97.44 | 95.57 | 47.62 | 97.53 |
里脊_2 Tenderloin_2 | 56261048 | 8.50 | 55802264 | 8.40 | 97.42 | 95.53 | 47.81 | 97.51 |
里脊_3 Tenderloin_3 | 53378910 | 8.06 | 52998730 | 7.97 | 97.39 | 95.46 | 47.92 | 97.52 |
里脊_4 Tenderloin_4 | 53416466 | 8.07 | 52949120 | 7.98 | 97.23 | 95.14 | 47.10 | 96.86 |
里脊_5 Tenderloin_5 | 51869138 | 7.83 | 51266774 | 7.73 | 97.27 | 95.22 | 47.01 | 98.38 |
总和 All | 540913224 | 81.69 | 536261572 | 80.64 | - | - | - | - |
平均 Average | 54091322.4 | 8.17 | 53626157.2 | 8.06 | 97.33 | 95.36 | 48.15 | 97.38 |
[1] |
王中波, 刘爽, 贺丽霞, 冯雪, 杨梦丽, 汪书哲, 刘源, 冯兰, 丁晓玲, 冀国尚, 杨润军, 张路培, 马云. 固原黄牛不同部位肌肉组织代谢组学分析. 畜牧兽医学报, 2024, 55(4): 1565-1578.
doi: 10.11843/j.issn.0366-6964.2024.04.020 |
doi: 10.11843/j.issn.0366-6964.2024.04.020 |
|
[2] |
孙晓明, 张佳程, 卢凌, 张松山, 孙宝忠. 牛胴体部位肉营养成分和理化指标差异性分析. 中国畜牧兽医, 2011, 38(2): 205-208.
|
|
|
[3] |
|
[4] |
张润, 杨曼, 王立贤, 张龙超. 畜禽肉中代谢物质对肉品质的影响及相关基因研究进展. 畜牧兽医学报, 2022, 53(8): 2444-2452.
doi: 10.11843/j.issn.0366-6964.2022.08.004 |
doi: 10.11843/j.issn.0366-6964.2022.08.004 |
|
[5] |
|
[6] |
杨玉莹, 张一敏, 毛衍伟, 梁荣蓉, 董鹏程, 杨啸吟, 朱立贤, 罗欣, 张文华, 曹晖. 不同部位牦牛肉肌纤维特性与肉品质差异. 食品科学, 2019, 40(21): 72-77.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20181025-296 |
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20181025-296 |
|
[7] |
doi: S0195-6663(15)30015-5 pmid: 26363423 |
[8] |
王思伟, 彭朋, 刘婷婷, 肖延仁, 王昆, 周荣艳. 调控肉牛肌内脂肪沉积的分子机制研究进展. 黑龙江畜牧兽医, 2024(14): 23-31.
|
|
|
[9] |
doi: 10.1021/acs.jafc.3c07844 pmid: 38303491 |
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
李敬, 李娜, 孙宝忠, 李海鹏, 谢鹏, 郎玉苗, 丰永红, 刘亚娜, 郭江南, 王勇峰. 中国五大良种黄牛品质特性的研究进展. 肉类研究, 2015, 29(9): 34-37.
|
|
|
[13] |
赵改名, 候建彪, 祝超智, 许龙, 崔文明, 祁兴山. 南阳黄牛不同部位肉品质特性差异分析. 肉类研究, 2022, 36(9): 1-6.
|
|
|
[14] |
鲁云风, 高雪琴. 南阳牛肉品品质研究. 黑龙江畜牧兽医, 2007(5): 101.
|
|
|
[15] |
王复龙, 卢桂松, 王娜, 彭增起, 祁兴磊, 李玉林, 姚瑶, 李君珂, 朱易, 万可慧, 等. 南阳牛与延边牛牛肉感官品质和加工特性比较研究. 食品科学, 2013, 34(23): 62-66.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-201323014 |
|
|
[16] |
doi: 10.1021/acs.jproteome.5b00354 pmid: 26088811 |
[17] |
|
[18] |
doi: 10.1038/nmeth.3317 pmid: 25751142 |
[19] |
doi: 10.1093/bioinformatics/btt656 pmid: 24227677 |
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
杜丽丽. 基于转录组与脂质代谢组联合分析鉴定华西牛脂肪沉积候选基因[D]. 北京: 中国农业科学院, 2022.
|
|
|
[25] |
|
[26] |
doi: 10.1194/jlr.R700019-JLR200 pmid: 18204095 |
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
李孟孟, 宋英华, 刘宝秀, 薛鹏, 任薇, 柴文琼, 刘桂芹, 朱明霞, 王长法. 基于液相色谱-质谱法脂质组学研究德州驴肌肉的脂质组成. 食品科学, 2022, 43(14): 249-255.
|
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20210816-200 |
|
[32] |
doi: 10.1016/j.cell.2010.11.033 pmid: 21145456 |
[33] |
doi: 10.1111/age.12300 pmid: 25997367 |
[34] |
doi: 10.1152/physrev.00028.2012 pmid: 23899561 |
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
doi: 10.1038/s41580-022-00490-x pmid: 35589852 |
[38] |
|
[39] |
doi: S0045-6535(16)31535-1 pmid: 27825712 |
[40] |
|
[41] |
doi: 10.1080/21623945.2022.2106051 pmid: 35941812 |
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
|
[47] |
|
[48] |
|
[49] |
|
[50] |
pmid: 14510671 |
[51] |
doi: 10.1007/s11033-012-2251-2 pmid: 23143182 |
[52] |
乔永, 黄治国, 李齐发, 刘振山, 代蓉, 谢庄, 郝称莉, 刘红林. 绵羊肌肉LPL基因表达的发育性变化及其对肌内脂肪含量的影响. 中国农业科学, 2007, 40(10): 2323-2330.
|
|
|
[53] |
|
[54] |
王秀娟, 高翰, 李海鹏, 高雪, 孙宝忠, 程强, 徐磊, 张亚朋, 雷元华, 魏萌, 李三禄, 胡俊伟, 张长庆, 高会江, 李俊雅, 张路培, 陈燕. 平凉红牛生长性能、胴体及肉质性状分析. 中国农业科学, 2023, 56(3): 559-571. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.03.013.
|
|
|
[55] |
pmid: 11305631 |
[56] |
巨晓军, 章明, 单艳菊, 姬改革, 屠云洁, 刘一帆, 邹剑敏, 束婧婷. 鸡肉品质分析及关键风味物质和基因的筛选. 中国农业科学, 2023, 56(9): 1813-1826. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.09.016.
|
|
|
[57] |
|
[58] |
|
[59] |
|
[1] | 邹晓威, 夏蕾, 朱晓敏, 孙辉, 周琦, 齐霁, 张亚封, 郑岩, 姜兆远. 基于转录组测序的玉米瘤黑粉菌UM01240过表达菌株诱导玉米抗病性分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1116-1130. |
[2] | 孙萍, 朱文灿, 林贤锐, 吴嘉颀, 曹译文, 陈辰斐, 王轶, 朱建锡, 贾惠娟, 钱敏杰, 沈建生. 基于代谢组和转录组解析多雨寡照对桃果皮着色和类黄酮积累的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1173-1194. |
[3] | 谢露露, 李福, 张思远, 高建昌. 基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1195-1209. |
[4] | 周广飞, 马亮, 马璐, 张舒钰, 章慧敏, 宋旭东, 张振良, 陆虎华, 郝德荣, 冒宇翔, 薛林, 陈国清. 玉米苞叶性状全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 431-442. |
[5] | 潘媛, 王德, 刘楠, 孟祥龙, 戴蓬博, 李波, 胡同乐, 王树桐, 曹克强, 王亚南. 两种高通量测序技术鉴定苹果病毒效果评价及两种新病毒的鉴定[J]. 中国农业科学, 2025, 58(2): 266-280. |
[6] | 高小平, 潘红梅, 郭宗义, 张军杰, 林燕, 张亮. 不同耐冻性荣昌猪精子冻后质量及靶向脂质组学分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(2): 387-400. |
[7] | 曹言勇, 程泽强, 马娟, 杨文博, 朱卫红, 孙新艳, 李慧敏, 夏来坤, 段灿星. 整合转录组和代谢组学分析揭示玉米对层出镰孢茎腐病的响应机制[J]. 中国农业科学, 2025, 58(1): 75-90. |
[8] | 张颖, 石婷瑞, 曹瑞, 潘文秋, 宋卫宁, 王利, 聂小军. ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1658-1673. |
[9] | 戚仁洁, 宁宇, 刘静, 刘之洋, 徐海, 罗志丹, 陈龙正. 基于转录组测序的苦瓜皂苷合成相关基因的鉴定和分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1779-1793. |
[10] | 林蔚, 吴水金, 李跃森. 转录组和蛋白质组关联分析解析巴西蕉幼苗响应低温的分子机制[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1575-1591. |
[11] | 许娜, 唐颖, 徐正进, 孙健, 徐铨. 籼粳杂种不育的遗传分析和候选基因鉴定[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1417-1429. |
[12] | 高晨曦, 郝陆洋, 胡悦, 李永祥, 张登峰, 李春辉, 宋燕春, 石云素, 王天宇, 黎裕, 刘旭洋. 干旱条件下玉米转座子插入关联的表观调控分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1034-1048. |
[13] | 张必东, 林泓, 朱思颖, 李忠成, 庄慧, 李云峰. 水稻颖壳异常突变体ah1的鉴定与候选基因分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(3): 429-441. |
[14] | 熊尚烨, 张翔, 梁宝慧, 叶仰东, 李浴阳, 朱晓, 朱志鸿, 官华忠, 张帅, 吴建国, 胡杰. 水稻抗褐飞虱基因QBPH1和QBPH4的精细定位与聚合效应分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4619-4631. |
[15] | 韩旭东, 杨传奇, 张擎, 李亚伟, 杨夏夏, 何佳甜, 薛吉全, 张兴华, 徐淑兔, 刘建超. 玉米氮效率QTL定位和候选基因筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4175-4191. |
|