中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所水禽育種與營(yíng)養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期聚焦優(yōu)質(zhì)肉鴨育種的核心科學(xué)問(wèn)題——骨骼肌發(fā)育和優(yōu)異風(fēng)味物質(zhì)沉積規(guī)律開(kāi)展系統(tǒng)和深入的研究。近期陸續(xù)取得階段性進(jìn)展，相關(guān)研究成果陸續(xù)發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)（Advanced Science）》、《GigaScience》、《動(dòng)物遺傳學(xué)（Animal Genetics）》和《家禽科學(xué)（Poultry Science）》期刊。

 

　　胸肌是家禽肉用價(jià)值最高的部位，營(yíng)養(yǎng)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(zhì)是分割加工型肉鴨品種選育首要的目標(biāo)性狀。

 

　　據(jù)團(tuán)隊(duì)首席周正奎研究員介紹，基于團(tuán)隊(duì)積累的北京鴨10個(gè)世代群體拷貝數(shù)變異關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn) 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(guò)提高葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)與胰島素合成速率促進(jìn)胸肌的發(fā)育（圖1）。這是鴨上首個(gè)與經(jīng)濟(jì)性狀顯著相關(guān)的高置信結(jié)構(gòu)變異的報(bào)道，不僅闡明了結(jié)構(gòu)變異在肌肉發(fā)育中的作用機(jī)制，還為胸肌重選育提供了可靠的分子標(biāo)記。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然受到了持續(xù)強(qiáng)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(méi)有被固定?；蚪M大數(shù)據(jù)科學(xué)解釋了為何“畜禽育種如逆水行舟”，常規(guī)育種一旦放松選擇或隨機(jī)交配，優(yōu)異等位基因頻率將快速回落，目標(biāo)性狀也隨之衰退，而分子育種則可以將優(yōu)異等位基因在群體中快速純合。相關(guān)研究成果發(fā)表在《GigaScience》。

 

　　骨骼肌的微觀結(jié)構(gòu)可以更加精確地評(píng)估肉的品質(zhì)。肌纖維是骨骼肌的基本單元，肌纖維直徑?jīng)Q定了肉的產(chǎn)量與品質(zhì)；肌束膜是一層把肌纖維圍合成束的結(jié)締組織鞘膜，其厚度對(duì)肉的口感有影響。

 

　　為探究鴨胸肌的發(fā)育規(guī)律及組織結(jié)構(gòu)，研究人員以北京鴨和連城白鴨為研究對(duì)象，采集不同發(fā)育階段的胸肌，通過(guò)掃描電鏡和透射電鏡進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)解析，發(fā)現(xiàn)連城白鴨肌束膜膠原結(jié)構(gòu)較厚，且胸肌中膠原蛋白標(biāo)志基因的表達(dá)量顯著高于北京鴨（圖2）?？臻g代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)SM （d18:1_19:1）、PS （17:0_22:5）和PE （20:2_18:0）等脂質(zhì)分子特異性分布在肌束膜上。相關(guān)研究成果發(fā)表在《家禽科學(xué)（Poultry Science）》。

 

　　圍繞肌束膜的結(jié)構(gòu)特征，借助光學(xué)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(jié)構(gòu)表型，明確了結(jié)構(gòu)性狀的變異規(guī)律，將肌束膜厚度性狀定位到27號(hào)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(nèi)脂肪含量變異，說(shuō)明肌束膜也為肌內(nèi)脂肪的附著提供了物理空間。相關(guān)研究成果發(fā)表在《動(dòng)物遺傳學(xué)（Animal Genetics）》。

 

　　肉品質(zhì)選育一直是畜禽育種的難題。一是評(píng)價(jià)指標(biāo)不全面。常規(guī)測(cè)定指標(biāo)，如肉色、pH、滴水損失和剪切力等，很難全面地評(píng)判肉品質(zhì)優(yōu)劣，缺乏科學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。二是育種效率低。肉品質(zhì)是宰后性狀，常規(guī)育種方法只能依據(jù)同胞或者后裔測(cè)定值進(jìn)行選擇。代謝組技術(shù)將復(fù)雜性狀通過(guò)物質(zhì)分離技術(shù)分解為代謝表型，是“復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化”的一種思路。骨骼肌含有種類復(fù)雜的小分子代謝物，這些物質(zhì)組合形成了營(yíng)養(yǎng)功能組分和肉香的前體物，肉在加熱反應(yīng)后形成了人類味覺(jué)和嗅覺(jué)可以感受到的滋味和香味。因此，全面準(zhǔn)確測(cè)定生肉（骨骼?。┖褪烊猓訜嶙冃院螅┲行》肿哟x物含量，闡明其生化代謝特征、食用營(yíng)養(yǎng)功效和加熱前后物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律，是科學(xué)評(píng)價(jià)肉品質(zhì)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)與中心實(shí)驗(yàn)室合作，成功建立了鴨胸肌三類物質(zhì)的代謝譜庫(kù)，共檢測(cè)出2481種親水性代謝物，950種脂類代謝物和702種加熱后產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)。分析確定了煙酰胺單核苷酸（NMN）、甜菜堿、?；前?，纈氨酰甲硫氨酸等87種影響肉品質(zhì)的關(guān)鍵代謝物及揮發(fā)物。48個(gè)代謝物定位到大效應(yīng)遺傳調(diào)控基因（圖3），如對(duì)機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)起保護(hù)作用的縮醛磷脂受到 TMEM189 調(diào)控；有抗氧化、增強(qiáng)肌肉力量功能的肌肽及鵝肌肽受到 GADL1 和 CARNMT2 兩個(gè)基因協(xié)同調(diào)控；加熱產(chǎn)生的具有油脂香味的癸醛與 ACBD5 基因顯著相關(guān)，具有楓糖味或燒烤香味的2-吡咯烷酮含量受 AOX1 基因的調(diào)控。該研究明確了與肉品質(zhì)相關(guān)代謝物的生化和遺傳基礎(chǔ)，為優(yōu)質(zhì)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(zhì)遺傳改良提供了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)（Advanced Science）》。

 

　　以上研究得到了國(guó)家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程重大科研任務(wù)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才等項(xiàng)目的支持。

 

　　原文鏈接：

 

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300148

 

　　https://academic.oup.com/gigascience/article/doi/10.1093/gigascience/giad016/7086661

 

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/age.13297

 

　　https://doi.org/10.1016/j.psj.2023.103106