《Poultry Science》：Transcriptomic analysis identifies hub genes involved in age-dependent abdominal fat development in chickens
编辑推荐：
本研究针对鸡腹部脂肪（AF）过度沉积降低饲料转化率和屠体品质的产业难题，通过对比9周龄（9W）与20周龄（20W）Wannan鸡AF转录组，结合加权基因共表达网络分析（WGCNA），揭示了年龄依赖性AF发育的分子调控网络。研究鉴定出与脂肪细胞面积、腹脂率（AFP）及年龄显著相关的关键模块（darkgreen、lightcyan1、royalblue），并筛选出JUND、PAPSS2、PAK6、PIEZO2、BUB1B等枢纽基因。这些基因富集于细胞周期、脂质代谢等通路，为理解鸡AF发育的年龄依赖性调控提供了新见解和资源，对精准育种具有重要价值。
在现代化家禽养殖业中，腹部脂肪（Abdominal Fat, AF）的过度沉积如同一把双刃剑。一方面，它是机体重要的能量储备库，支持生长、产蛋和生理稳态；另一方面，过量的AF会显著降低饲料转化率和屠体产量，增加屠宰加工难度和环境负担，成为制约产业效益提升的突出难题。鸡的AF发育是一个动态的、年龄依赖性的过程，涉及脂肪细胞的增生（数量增加）和肥大（体积增大）。在胚胎期和出生后早期，脂肪组织生长主要由脂肪细胞增殖驱动，而随着周龄增长，脂肪细胞大小的增加逐渐成为脂肪组织扩张的主要贡献者。尽管已有研究利用转录组学等技术对特定日龄鸡的AF沉积机制进行了探索，但驱动AF随年龄增长而发育的分子调控网络仍不甚清晰。Wannan鸡作为中国优良的地方兼用型鸡种，其腹部脂肪细胞相较于快大型肉鸡更为肥大，显示出更强的脂质储存能力，这使其成为研究年龄依赖性AF发育机制的理想模型。为此，安徽农业大学的研究团队在《Poultry Science》上发表了最新研究成果，旨在系统解析Wannan鸡年龄依赖性AF发育的转录调控规律。
研究人员为开展此项研究，综合运用了几项关键技术。他们以20只雌性Wannan鸡（8只9周龄，12只20周龄）为研究对象，采集其AF组织。通过组织学（H&E染色）分析定量脂肪细胞面积，并利用RNA测序（RNA-seq）技术获取20个AF样本的转录组数据。对测序数据进行质控后，采用DESeq2进行差异表达基因（DEGs）分析，并利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）构建基因共表达模块，筛选与表型（脂肪细胞面积、AFP、周龄）显著相关的模块及枢纽基因。此外，还通过基因集富集分析（GSEA）、基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析揭示差异表达基因的生物学功能，并通过qRT-PCR对部分关键基因的表达进行了验证。
比较不同周龄Wannan鸡的腹脂百分比和组织形态学
研究结果显示，20周龄（20W）组Wannan鸡的腹脂百分比（AFP）极显著高于9周龄（9W）组（p< 0.001）。通过H&E染色观察发现，20W组鸡的腹部脂肪细胞面积相较于9W组显著增加了2771.3 μm2（p< 0.001），这表明脂质积累随周龄增长而增加。
测序数据质量评估
对20个AF样本进行转录组测序，获得了高质量的测序数据，各样本的Q30碱基百分比均在97.01%以上，与参考基因组的比对率介于94.71%至96.50%之间，为后续分析奠定了可靠基础。
差异表达基因的鉴定
通过比较9W和20W组的AF转录组，共鉴定出441个差异表达基因（DEGs），其中235个基因在20W组上调表达，206个基因下调表达。GO富集分析表明，这些DEGs显著富集于细胞表面受体信号通路、发育过程、细胞发育过程等生物学过程。KEGG通路分析显示，细胞因子-细胞因子受体相互作用、细胞粘附分子、TGF-β信号通路被显著富集。GSEA进一步证实细胞因子-细胞因子受体相互作用通路和类固醇生物合成通路在20W组呈现整体上调趋势。
加权基因共表达网络的构建与关键模块筛选
对23,225个基因进行WGCNA，共识别出32个共表达模块。其中，darkgreen模块与脂肪细胞面积、AFP和周龄呈显著正相关；而lightcyan1和royalblue模块则与这三个表型均呈显著负相关。因此，选择这三个模块进行深入分析。
关键模块中基因的功能分析与枢纽基因的鉴定
对darkgreen、lightcyan1和royalblue三个关键模块中的基因进行功能分析发现，它们分别富集于催化复合物、油酸跨膜转运活性、细胞周期过程等GO条目。通过筛选模块内连接度最高的基因，并结合DEGs分析，最终确定JUND、PAPSS2、PAK6、PIEZO2和BUB1B等为与年龄依赖性AF发育密切相关的枢纽基因。qRT-PCR验证结果与RNA-seq数据趋势一致。
综上所述，本研究通过整合转录组学、WGCNA以及多维度表型数据，系统揭示了Wannan鸡年龄依赖性腹部脂肪发育的分子调控框架。研究发现脂肪细胞肥大是20周龄鸡AF沉积的主要特征，并鉴定出多个与这一过程显著相关的基因共表达模块和枢纽基因。这些枢纽基因的功能涉及转录调控（如JUND可能通过调控PPARγ影响脂质代谢）、硫酸化修饰（PAPSS2）、细胞信号转导（PAK6）、机械力感受（PIEZO2）以及细胞周期检查点（BUB1B）等多个层面，提示年龄依赖性AF发育受到多基因、多通路的精细协同调控。该研究不仅为理解鸡AF沉积的年龄特异性调控机制提供了新的理论依据和宝贵的基因资源，也为未来通过分子育种手段精准调控鸡体脂分布、改善生产性能奠定了重要的科学基础。
