整合元基因组关联分析与脂质组学揭示鸡肝脏脂质积累中营养性脂肪酸及脂质代谢物的遗传调控机制

《Journal of Agriculture and Food Research》：Integrative meta-GWAS and Lipidomics Reveal Genetic Regulators of Nutritional Fatty Acids and Lipid Metabolites in Chicken liver Lipid Accumulation

本研究针对家禽肝脏脂质代谢遗传基础不清的问题，通过整合1636只肉鸡的元基因组关联分析（meta-GWAS）与320份肝脏样本的深度脂质组学数据，系统鉴定了18个腹脂率（AFP）相关数量性状位点（QTL）及数千个代谢物关联位点。孟德尔随机化（MR）分析明确了二十二碳六烯酸（DHA）、磷脂酰丝氨酸（PS）和甘油三酯（TG）为因果性脂质，并通过精细定位与功能验证发现FAM161A、CD38和MRPL44分别调控DHA、PS和甘油酯水平。该多组学图谱为育种程序提供了新靶点，可在降低腹脂的同时提升DHA等营养性脂肪酸含量，改善鸡肉营养价值。

　　

鸡肉的风味、嫩度和多汁性深受其脂质含量和组成的影响，尤其是肌肉脂肪（IMF）的沉积水平。作为家禽体内脂肪合成的主要场所，肝脏通过协调脂肪酸和甘油三酯（TG）的合成，将脂质包装成脂蛋白后分泌入血，最终运输至腹部脂肪和肌肉等外周组织沉积。然而，调控肝脏脂质合成及其对肉品质贡献的遗传结构仍不明确。传统基因组关联研究（GWAS）存在分辨率有限、难以区分因果代谢物以及忽略线粒体基因组贡献等局限。为此，研究团队通过多组学整合分析，旨在解析鸡肝脏脂质积累的遗传调控网络，为精准育种提供新策略。

本研究主要关键技术方法包括：对6个黄羽肉鸡群体（共1636个体）进行全基因组重测序（平均深度10×），开展腹脂率（AFP）的元基因组关联分析（meta-GWAS）；对320份文昌鸡肝脏样本进行广靶脂质组学检测（覆盖1087种脂质物种）；利用孟德尔随机化（MR）筛选因果脂质；通过双荧光素酶报告基因实验验证候选基因的调控功能。

结果分析

单品种腹脂性状GWAS的元分析

种群结构分析显示6个肉鸡群体存在明显遗传分层，其中商业肉鸡品系（WC_A、WC_B、WC_C和QY）形成单系群，而E和JXH群体位于独立分支。连锁不平衡（LD）衰减模式表明QY和WC_C品系的LD衰减更快（r²< 0.1 within 50 kb）。元分析共检测到1986个全基因组显著位点（P < 0.05），其中10个候选基因在高/低腹脂组（HAF/LAF）中呈现肝脏表达差异，如ELOVL6（脂肪酸延长酶）在HAF组表达上调1.89倍，而PISD（磷脂酰丝氨酸脱羧酶）表达降低1.65倍。

鸡肝脏代谢谱分析

脂质组学鉴定出7大类脂质，以甘油磷脂（51.24%）和甘油脂（28.15%）为主。高变异系数（CV > 50%）的代谢物达566种，主要集中在脂肪酸酰基、固醇脂质和甘油脂。差异积累代谢物（DAMs）分析显示LAF组通过增强脂肪酸分解和膜脂重塑维持脂质稳态。

文昌鸡代谢物基因组关联研究（mGWAS）

广义遗传力（H²）分析表明75种代谢物具有高遗传力（H²> 0.40）。mGWAS在Bonferroni校正阈值（P < 7.53×10^-7）下识别出27,399个显著SNP，对应955种代谢物。孟德尔随机化筛选出395种与AFP显著相关的脂质代谢物，其中120种为差异脂质。

FAM161A调控长链脂肪酸稳态

位于GGA3:15,446,603的错义突变（FAM161A）与FFA(22:6)（DHA）水平显著相关，解释15.7%表型变异。HAF组中G等位基因频率达100%，且FAM161A表达与AFP负相关（r = -0.46）。双荧光素酶实验证实G等位基因增强启动子活性2.3倍。

CD38调控磷脂酰丝氨酸稳态

SNP GGA4:76,606,593与PS(18:0_18:0)水平关联，TT基因型对应最高PS含量。CD38作为候选基因，其启动子区突变（GTT→AAC）通过双荧光素酶验证可显著上调转录活性，表明其通过调控PS代谢影响腹脂沉积。

MRPL44调控甘油三酯稳态

TG(16:0_18:1_22:5)在HAF组中含量升高1.5倍，且与AFP正相关（r = 0.398）。位于GGA9:9,591,336的错义突变（MRPL44）与TG水平显著相关，HAF组中83.33%个体为AA基因型。MRPL44作为线粒体核糖体蛋白，可能通过影响线粒体能量代谢调控TG稳态。

结论与讨论

本研究通过多组学整合首次绘制了黄羽肉鸡肝脏脂质遗传调控图谱，提出FAM161A-DHA、CD38-PS和MRPL44-TG三条调控轴线共同影响腹脂沉积。功能验证表明候选基因的非同义突变通过调控转录活性参与脂质代谢。该框架为通过遗传手段协调降低腹脂与提升营养性脂质含量提供了新靶点，对改善鸡肉品质具有重要实践意义。研究结果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，为家禽脂质代谢育种提供了理论依据和技术支撑。