中國農業科學院水禽育種與營養創新團隊在鴨胸肌發育及肉品質研究方面取得系列進展

2023-10-08 09:22:00 來源：中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所閱讀量：9869

　　中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所水禽育種與營養創新團隊長期聚焦優質肉鴨育種的核心科學問題——骨骼肌發育和優異風味物質沉積規律開展系統和深入的研究。近期陸續取得階段性進展，相關研究成果陸續發表在《先進科學(Advanced Science)》、《GigaScience》、《動物遺傳學(Animal Genetics)》和《家禽科學(Poultry Science)》期刊。

　　胸肌是家禽肉用價值最高的部位，營養豐富、易于加工，其重量可占全身肉重的40-50%，胸肌重量和品質是分割加工型肉鴨品種選育首要的目標性狀。

　　據團隊首席周正奎研究員介紹，基于團隊積累的北京鴨10個世代群體拷貝數變異關聯分析，發現 EXOC4 基因多拷貝基因型在選育中頻率逐漸增加，該CNV可解釋1.90%的胸肌重變異， EXOC4 通過提高葡萄糖轉運與胰島素合成速率促進胸肌的發育(圖1)。這是鴨上首個與經濟性狀顯著相關的高置信結構變異的報道，不僅闡明了結構變異在肌肉發育中的作用機制，還為胸肌重選育提供了可靠的分子標記。研究同時發現，雖然受到了持續強烈選擇，但是受選擇的等位基因頻率在第十世代群體中均沒有被固定。基因組大數據科學解釋了為何“畜禽育種如逆水行舟”，常規育種一旦放松選擇或隨機交配，優異等位基因頻率將快速回落，目標性狀也隨之衰退，而分子育種則可以將優異等位基因在群體中快速純合。相關研究成果發表在《GigaScience》。

　　骨骼肌的微觀結構可以更加精確地評估肉的品質。肌纖維是骨骼肌的基本單元，肌纖維直徑決定了肉的產量與品質；肌束膜是一層把肌纖維圍合成束的結締組織鞘膜，其厚度對肉的口感有影響。

　　為探究鴨胸肌的發育規律及組織結構，研究人員以北京鴨和連城白鴨為研究對象，采集不同發育階段的胸肌，通過掃描電鏡和透射電鏡進行微觀結構解析，發現連城白鴨肌束膜膠原結構較厚，且胸肌中膠原蛋白標志基因的表達量顯著高于北京鴨(圖2)。空間代謝組學分析發現SM (d18:1_19:1)、PS (17:0_22:5)和PE (20:2_18:0)等脂質分子特異性分布在肌束膜上。相關研究成果發表在《家禽科學(Poultry Science)》。

　　圍繞肌束膜的結構特征，借助光學電子顯微鏡，精確度量了北京鴨×綠頭野鴨F2群體的胸肌微觀結構表型，明確了結構性狀的變異規律，將肌束膜厚度性狀定位到27號染色體的 MAGI3 基因(圖2)，可以解釋13.30%的肌束膜厚度變異和2.90%的肌內脂肪含量變異，說明肌束膜也為肌內脂肪的附著提供了物理空間。相關研究成果發表在《動物遺傳學(Animal Genetics)》。

　　肉品質選育一直是畜禽育種的難題。一是評價指標不全面。常規測定指標，如肉色、pH、滴水損失和剪切力等，很難全面地評判肉品質優劣，缺乏科學系統的評價標準體系。二是育種效率低。肉品質是宰后性狀，常規育種方法只能依據同胞或者后裔測定值進行選擇。代謝組技術將復雜性狀通過物質分離技術分解為代謝表型，是“復雜問題簡單化”的一種思路。骨骼肌含有種類復雜的小分子代謝物，這些物質組合形成了營養功能組分和肉香的前體物，肉在加熱反應后形成了人類味覺和嗅覺可以感受到的滋味和香味。因此，全面準確測定生肉(骨骼肌)和熟肉(加熱變性后)中小分子代謝物含量，闡明其生化代謝特征、食用營養功效和加熱前后物質轉化規律，是科學評價肉品質的基礎性數據。

　　研究團隊與中心實驗室合作，成功建立了鴨胸肌三類物質的代謝譜庫，共檢測出2481種親水性代謝物，950種脂類代謝物和702種加熱后產生的揮發性物質。分析確定了煙酰胺單核苷酸(NMN)、甜菜堿、牛磺胺，纈氨酰甲硫氨酸等87種影響肉品質的關鍵代謝物及揮發物。48個代謝物定位到大效應遺傳調控基因(圖3)，如對機體神經系統起保護作用的縮醛磷脂受到 TMEM189 調控；有抗氧化、增強肌肉力量功能的肌肽及鵝肌肽受到 GADL1 和 CARNMT2 兩個基因協同調控；加熱產生的具有油脂香味的癸醛與 ACBD5 基因顯著相關，具有楓糖味或燒烤香味的2-吡咯烷酮含量受 AOX1 基因的調控。該研究明確了與肉品質相關代謝物的生化和遺傳基礎，為優質肉鴨新品種培育提供了豐富的基因資源，并為其它畜禽肉品質遺傳改良提供了新的思路。相關研究成果發表在《先進科學(Advanced Science)》。

　　以上研究得到了國家水禽產業技術體系、中國農科院創新工程重大科研任務、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家“萬人計劃”青年拔尖人才等項目的支持。【閱讀原文1】【閱讀原文2】【閱讀原文3】【閱讀原文4】

　　作者：唐靜

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