《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Integrated transcriptomic and Metabolomic profiling reveals sex-specific regulation of breast muscle development during sexual maturation in Huanglang chicken
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本研究针对地方鸡种肌肉生长与肉品质的平衡难题，通过整合转录组与代谢组学技术，系统解析了黄郎鸡性成熟启动期（80-120日龄）胸肌发育的性别特异性调控网络。研究发现两性共有ABC转运蛋白通路保障基础代谢，而雌性特异性激活类固醇合成通路、雄性特异性富集甘油磷脂代谢通路，为阐明地方鸡种肌肉品质形成的分子基础提供了新靶点，对精准育种策略具有重要指导意义。
在畜禽生产领域，一个长期存在的矛盾是生长速度与肉品质往往呈负相关关系。虽然商业化育种在提高产量方面取得显著成效，但消费者看重的风味、嫩度等感官品质却可能随之下降。中国地方鸡种因其悠久的驯化历史和卓越的肉品质（尤其是风味和质地）而备受青睐，成为研究品质性状的宝贵模型。黄郎鸡便是其中之一，然而，调控其胸肌发育和肌内脂肪沉积的核心分子机制——IMF是决定肉品嫩度和风味的关键因素——仍不甚清晰。
以往研究揭示了小型地方品种独特的代谢特征，但对其在关键发育窗口期的调控机制理解仍存在空白。值得注意的是，肌肉生长具有阶段特异性，且与IMF沉积一样，表现出明显的性别二态性。这种差异很可能由性成熟过程中不同的内分泌信号驱动。例如，雌性体内的雌激素会影响肌生成和卫星细胞活性，而雄性体内的睾酮则通过PI3K/Akt等信号通路促进肌细胞增殖。研究人员推测，性成熟启动期是此类性别特异性信号指导骨骼肌中不同分子程序，最终影响生长和品质的关键时期。
尽管整合转录组和代谢组分析是解析此类程序的有力工具，但现有的鸡肉肌肉和IMF多组学研究在决定性发育窗口期内，并未系统地将性别作为生物学变量纳入考量，这限制了对协调肌肉质量增长和品质形成的性别特异性协同机制的系统性理解。
本研究聚焦黄郎鸡80至120日龄这一性成熟启动的关键窗口期，通过整合分析两性胸肌的转录组和代谢组数据，旨在阐明调控肌肉发育和品质性状形成的性别特异性分子与代谢通路，为家禽精准育种策略提供新见解。
关键技术方法
本研究采用2×2因子设计（性别×日龄），以黄郎鸡为模型，在80和120日龄采集胸肌样本。主要技术包括：通过索氏抽提法测定肌内脂肪含量；利用Illumina平台进行RNA测序，通过DESeq2筛选差异表达基因；采用LC-ESI-MS/MS系统进行非靶向代谢组学分析，鉴定差异丰度代谢物；最后通过KEGG通路富集分析和皮尔逊相关性计算，整合转录组与代谢组数据，揭示关键调控通路。
3. 结果
3.1. 表型发育变化
表型分析显示，120日龄雌雄鸡的体重、胸肌重、肝重及胸肌IMF含量均显著高于80日龄。性别特异性变化显著：雄性鸡在120日龄表现出显著的胸肌指数和睾丸指数增加，而雌性鸡则表现出显著的肝脏指数升高。这表明在性成熟启动期，能量分配策略存在性别差异，雄性偏向于肌肉生长，雌性则更侧重于肝脏代谢和繁殖准备。
3.2. 胸肌转录组分析
测序共获得超过21亿条高质量清洁读数。主成分分析显示各组样本分布有重叠。差异表达分析在F120_vs_F80、M120_vs_M80、M80_vs_F80和M120_vs_F120比较中分别鉴定出2991、2627、776和716个DEGs。值得注意的是，CPT1A基因在雌雄鸡的发育比较中均为变化最显著的基因，提示其在IMF沉积调控中可能起重要作用。性别间差异基因重叠率低，反映了性成熟过程中基因表达动态的复杂性。
3.3. 胸肌代谢组分析
代谢物分类显示，甘油磷脂、甘油酯、氨基酸及其衍生物、鞘脂和脂肪酸是胸肌中最主要的代谢物类别，占总脂质的65%以上。在所有样本中一致检测到1948种代谢物，表明鸡肌肉代谢具有高度保守性。差异丰度代谢物分析显示，从80日龄到120日龄，性别间差异代谢物数量显著增加，表明年龄增长扩大了性别间的代谢谱差异。共有147个DAMs在雌雄发育过程中共享，显著富集于嘧啶代谢、辅因子生物合成、脂肪酸代谢等通路。
3.4. ABC转运蛋白通路介导两性发育中的DEG-DAM相互作用
ABC转运蛋白通路是唯一在雌雄鸡从80日龄到120日龄的发育过渡期中，DEGs和DAMs均显著富集的通路。该通路中的DAMs以氨基酸及其代谢物为主，且雄性鸡的氨基酸代谢变化更为显著。相关性分析显示近半数DEG-DAM对存在显著相关，表明ABC转运蛋白通过协调氨基酸等底物的转运，为两性肌肉生长提供基础支持。
3.5. 性别相关的代谢组与转录组整合分析
性别相关的DEGs和DAMs在80日龄和120日龄均富集于代谢通路、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢和坏死性凋亡等通路。雄性特异性分析显示，其发育与氧化磷酸化、糖代谢、钙信号传导和细胞外基质-受体相互作用等通路的激活密切相关，支持其快速的肌肉质量增长。代谢组数据进一步证实了与膜生物合成相关的甘油磷脂和不饱和脂肪酸生物合成的显著改变。雌性特异性分析则揭示，类固醇生物合成和类固醇激素生物合成通路被深度激活。关键酶基因如HSD17B2和CYP21A1与特定的长链多不饱和胆固醇酯呈显著正相关，表明雌激素等性激素信号驱动了肌肉内脂质代谢向脂肪储存倾斜，为繁殖需求做准备。
4. 讨论与结论
本研究揭示了黄郎鸡性成熟启动期胸肌发育的复杂调控网络。表型上，两性均表现出肌肉重量和IMF含量的增长，但存在明显的性别二态性：雄性优先肌肉生长，雌性则资源向肝脏和繁殖器官分配。分子层面，ABC转运蛋白通路作为两性共享的核心通路，通过高效转运氨基酸等底物，为肌肉生长提供基础保障。CPT1A基因的显著变化提示其在IMF沉积中的潜在关键作用。性别特异性通路尤为突出：雄性特异性激活的代谢和结构重建通路（如氧化磷酸化、甘油磷脂代谢）支持其快速的肌肉质量增长；而雌性特异性激活的类固醇激素合成通路（涉及HSD17B2、CYP21A1等基因）则将其代谢导向脂质储存，以适应即将到来的繁殖能量需求。这种资源分配的性别差异是长期进化形成的适应性策略。
综上所述，本研究通过多组学整合分析，系统描绘了地方鸡种性成熟过程中肌肉发育的性别特异性调控蓝图，不仅深化了对肌肉品质形成机制的理解，也为通过调控物质运输过程改善鸡肉品质提供了潜在分子靶点和理论依据，对家禽精准育种具有重要意义。未来的研究需要在更多品种和连续发育阶段验证这些发现，并通过功能实验确认关键基因和代谢物的因果关联。
