





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (16): 3687-3698.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.015
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楚洪恩1(
), 刘源1, 白雪1, 杨梦丽1, 刘涛1, 李芬2, 李兰兰1(
), 马云1(
)
收稿日期:2025-10-27
接受日期:2026-06-04
出版日期:2026-08-16
发布日期:2026-08-17
通信作者:
联系方式:
楚洪恩,Tel:18749831533;E-mail:chuhongen0601@163.com。
基金资助:
CHU HongEn1(
), LIU Yuan1, BAI Xue1, YANG MengLi1, LIU Tao1, LI Fen2, LI LanLan1(
), MA Yun1(
)
Received:2025-10-27
Accepted:2026-06-04
Published:2026-08-16
Online:2026-08-17
摘要:
【目的】 牛作为反刍动物,肌肉生长发育周期长,但在牛背最长肌发育过程中,染色质可及性的调控机制尚未明确。通过探究安格斯牛和西门塔尔牛背最长肌中染色质可及性的差异,筛选影响牛肌肉生长的关键转录因子,进而构建TF-gene调控网络,为深入研究牛肌肉发育的表观遗传调控机制提供理论依据和新的分子靶点。【方法】 采集饲养管理方式相同的24月龄安格斯牛和西门塔尔牛各3头的背最长肌组织,依据国家标准《食品中氨基酸的测定》(GB 5009.124-2016)进行氨基酸含量检测,利用SPSS 9.4软件通过t检验进行组间背最长肌氨基酸含量差异显著性分析;并将采集的背最长肌组织进行ATAC-seq测序,通过识别染色质开放区(peak),进行组间差异peak分析、GO/KEGG功能富集分析、转录因子结合位点(motif)富集分析;并结合前期的RNA-seq测序得到的差异表达基因(DEGs),基于GTRD数据库与基迪奥云平台构建转录因子-基因(TF-gene)调控网络。【结果】 结果表明:(1)AGS组背最长肌中赖氨酸(Lys)、丝氨酸(Ser)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)、谷氨酸(Glu)含量显著高于XM组(P<0.05);而脯氨酸(Pro)含量则相反(P<0.05),说明氨基酸代谢表型在两组间显著差异;(2)染色质可及性在两组间整体保守,共检测到安格斯牛29 140个peak,西门塔尔牛28 781个peak,两组间染色质开放区域主要分布在转录起始位点(TSS)±2 kb,且在内含子区、远端基因间区和启动子区占比超过84.57%。(3)在两组间鉴定出6 185个差异peak,其中5 030个上调,1 155个下调,将差异peak注释到相关基因后,进行GO/KEGG富集分析发现,差异peak相关基因主要富集在解剖结构形态发生、肌肉结构发育、肌动蛋白丝介导过程、Hippo信号通路、MAPK信号通路、钙信号通路、肌动蛋白细胞骨架调控等经典肌肉发育相关通路。(4)Motif富集分析显示,在显著富集的前20个转录因子结合基序中,排名前4位均属于MEF2转录家族,分别是MEF2C、MEF2A、MEF2D与MEF2B;进一步聚焦AGS特异性peak和前期RNA-seq测序得到的差异表达基因交集分析,发现MEF2B与MEF2D结合位点富集程度最高,成功构建以MEF2B与MEF2D为核心转录因子的TF-gene调控网络,共筛选到ACTA1、CKM、CLCN1、SLN、MYOZ3等13个参与肌肉发育调控的靶基因;并利用IGV可视化证实上述靶基因启动子区存在MEF2B和MEF2D结合基序,并与ATAC-seq开放区域高度重合。【结论】 本研究通过ATAC-seq和RNA-seq数据联合分析,揭示了安格斯牛和西门塔尔牛在背最长肌发育过程中的染色质可及性差异,并筛选到MEF2B和MEF2D作为调控牛肌肉生长的关键转录因子(TFs),构建以MEF2B与MEF2D为核心转录因子的TF-gene调控网络,为深入解析肉牛肌肉发育表观遗传机制及CRISPR-Cas9功能验证提供了理论基础。
楚洪恩, 刘源, 白雪, 杨梦丽, 刘涛, 李芬, 李兰兰, 马云. 基于ATAC-seq筛选调控肉牛肌肉发育的关键转录因子[J]. 中国农业科学, 2026, 59(16): 3687-3698.
CHU HongEn, LIU Yuan, BAI Xue, YANG MengLi, LIU Tao, LI Fen, LI LanLan, MA Yun. The Key Transcription Factors Regulating Beef Cattle Muscle Development Screened by ATAC-seq[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(16): 3687-3698.
表1
各组背最长肌氨基酸含量统计"
| 必需氨基酸 EAA(μg·g-1 FW) | 安格斯牛 AGS | 西门塔尔牛 XM | 非必需氨基酸 NEAA(μg·g-1 FW) | 安格斯牛 AGS | 西门塔尔牛 XM | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 甲硫氨酸Met | 10.89±1.85 | 9.49±0.22 | 甘氨酸Gly | 77.44±2.88 | 70.17±7.14 | |
| 赖氨酸Lys | 68.80±13.04a | 28.12±6.85b | 丙氨酸Ala | 258.28±26.76 | 281.53±24.40 | |
| 苯丙氨酸Phe | 19.67±4.45 | 17.53±1.42 | 丝氨酸Ser | 127.76±3.62a | 95.19±8.68b | |
| 色氨酸Trp | 9.24±0.76 | 6.18±1.29 | 脯氨酸Pro | 38.03±1.44b | 46.59±1.83a | |
| 缬氨酸Val | 35.45±6.92 | 30.50±6.58 | 酪氨酸Tyr | 25.64±3.68 | 22.47±4.76 | |
| 苏氨酸Thr | 37.63±4.74 | 27.88±0.31 | 精氨酸Arg | 82.59±2.36a | 38.97±2.27b | |
| 亮氨酸Leu | 42.08±6.55 | 36.40±0.35 | 组氨酸His | 102.6±2.29a | 46.05±7.47b | |
| 异亮氨酸Ile | 28.54±4.29 | 24.24±2.72 | 天冬氨酸Asp | 7.24±1.1 | 5.85±0.91 | |
| 谷氨酸Glu | 94.63±3.33a | 34.67±3.46b |
表2
ATAC-seq测序数据统计"
| 样品 Sample | 下机数据碱基总数 Clean date (bp) | 过滤后有效碱基总数 HQ clean date (bp) | 唯一比对的reads数目 Unique mapped reads | 唯一比对的reads比例 Unique mapped rate (%) |
|---|---|---|---|---|
| AGS-1 | 14541584400 | 10980107923 | 65580095 | 67.92 |
| AGS-2 | 14919508800 | 11321472992 | 66649331 | 67.33 |
| AGS-3 | 16304789400 | 12394515837 | 74550934 | 68.88 |
| XM-1 | 17579211000 | 13510839920 | 80089254 | 68.68 |
| XM-2 | 14105058600 | 11076552540 | 63286080 | 67.66 |
| XM-3 | 15497562000 | 11696995991 | 68232416 | 66.33 |
表3
组间显著性排序TOP20的motif统计"
| 序号 Rank | 结合基序 Binding motif | 转录因子 TF | E值 E-value | 序号 Rank | 结合基序 Binding motif | 转录因子 TF | E值 E-value | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | | MEF2C | 3.10e-37 | 11 | | NR2F2 | 1.32e-4 | |
| 2 | | MEF2A | 7.04e-35 | 12 | | Nr1H2 | 1.34e-4 | |
| 3 | | MEF2D | 7.48e-19 | 13 | | SIX1 | 1.60e-4 | |
| 4 | | MEF2B | 2.19e-17 | 14 | | TBP | 1.73e-4 | |
| 5 | | NR4A1 | 3.80e-16 | 15 | | CDX1 | 1.86e-4 | |
| 6 | | NR4A2 | 9.85e-16 | 16 | | PBX2 | 2.28e-4 | |
| 7 | | SIX2 | 3.64e-11 | 17 | | HOXD12 | 2.74e-4 | |
| 8 | | MEIS2 | 3.70E-6 | 18 | | NFIX | 4.56e-4 | |
| 9 | | Hmga1 | 4.75e-6 | 19 | | Ppara | 2.41e-6 | |
| 10 | | Nr1h3 | 5.35e-6 | 20 | | FOXL1 | 7.47e-4 |
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