在不同生长阶段，对卡达克纳特（Kadaknath）品种和商业肉鸡品种的肝脏转录组进行比较RNA测序分析

《Gene Reports》：Comparative RNA-seq profiling of hepatic transcriptomes in Kadaknath and commercial broiler chickens at distinct growth stages

快慢生长鸡肝脏转录组差异及代谢通路关联研究揭示Kadaknath鸡在氨基酸合成、脂代谢、免疫应答及细胞应激反应方面显著富集，而商用鸡在糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化及外源代谢物处理中表达上调，提示两种生长策略的代谢适应差异。

米娜·巴吉亚尔（Meena Bagiyal）|索尼卡·阿赫拉瓦特（Sonika Ahlawat）|雷娜·阿罗拉（Reena Arora）|雷卡·夏尔玛（Rekha Sharma）|苏尼塔·卡塔克（Sunita Khatak）|普贾·查布拉（Pooja Chhabra）|乌帕斯娜·夏尔玛（Upasna Sharma）|拉姆·帕萨德（Ram Parsad）|里蒂卡·格拉（Ritika Gera）

印度哈里亚纳邦卡纳尔市ICAR-国家动物遗传资源局（ICAR-National Bureau of Animal Genetic Resources, Karnal, Haryana, India）

摘要

在市场成熟期表现出不同生长速度的鸡只，在代谢能力和生理调节方面存在差异。肝脏作为营养合成和代谢调节的核心器官，可能对这些差异有所贡献。为了研究与不同生长表型相关的肝脏转录组变化，我们对市场成熟期采集的快速生长和慢速生长鸡的肝脏组织进行了比较RNA测序分析。使用CLC Genomics Workbench进行了差异表达分析，并基于计数型负二项模型和p值（<0.05）通过DESeq2框架进行了统计推断。主成分分析和差异表达分析显示快速生长组和慢速生长组之间存在明显的分离。慢速生长鸡（Kadaknath）显示出与氨基酸生物合成、脂质代谢、免疫调节和细胞应激反应相关的通路富集，表明其肝脏代谢谱相对平衡。相比之下，快速生长鸡（肉鸡）表现出糖酵解、TCA循环、氧化磷酸化和外源物质代谢的强烈富集，反映了它们在快速生长期间的较高代谢需求。这些发现代表了与市场成熟期生长速度相关的观察性转录组差异，并确定了可能有助于不同生理策略的候选代谢通路。然而，由于这些解释是基于转录组关联而非直接表型测量得出的，因此需要进一步综合研究来明确它们与生长性能和生产性状之间的关系。

引言

鸡（Gallus gallus domesticus）是最常见且分布最广的驯养物种之一（Xu等人，2019年）。它是全球消费量最大的动物蛋白来源，由于其相对较低的能量含量、较低的脂肪含量和高质量的蛋白质组成，被视为健康的饮食选择（Sharma等人，2023年）。虽然商业鸡因其高生产力而在集约化家禽生产系统中占主导地位，但本地品种在印度部落和农村地区的家禽养殖中仍起着核心作用（Arora等人，2024年；Ahlawat等人，2023年）。近年来，健康意识的提高和消费者偏好的变化导致了对本土鸡肉和鸡蛋需求的增加，这些产品通常被认为具有更高的营养价值和感官品质（Wang等人，2022年）。消费者也青睐本土鸡，因为它们通常在低投入的生产系统中饲养，产生的肉更安全，风味更浓郁，质地更紧实，这主要是由于没有化学残留物（Sehrawat等人，2022年）。了解本土鸡独特性状的遗传基础不仅对推进品种改良工作至关重要，也有助于确保它们的长期保护和可持续利用（Arora等人，2023年）。在本地品种中，Kadaknath是唯一一种原产于印度的黑肉鸡，以其营养丰富的黑色肉质和独特的特征而闻名，包括高黑色素含量、高蛋白质水平、低脂肪含量和潜在的疾病抵抗力（Ahlawat等人，2023年；Arora等人，2023年）。Kadaknath鸡特有的黑色色素沉着是由于与纤维黑素沉着症（Fibromelanosis）相关的黑色素大量积累所致，这是一种促进皮肤和内部组织过度色素沉着的遗传状况。这种表型主要由常染色体显性Fibromelanosis（Fm）位点调控，而与皮肤黑色素生成相关的性别连锁抑制因子Id位点则通过上位作用影响色素沉积的程度和模式（Arora等人，2011年）。除了独特的色素沉着外，Kadaknath鸡还以其高浓度的生物活性化合物（如肌肽、鹅肌酸和肌酸）而闻名。这些分子有助于抗氧化保护，并可能在增强Kadaknath鸡与商业鸡品种相比的先天免疫反应和抗压能力方面发挥作用（Sharma等人，2022年）。这些特性不仅增强了其在当地传统中的烹饪和药用价值，还使其成为提高肉类质量和抗性的宝贵遗传资源（Sharma等人，2022年）。尽管Kadaknath具有文化和营养价值，但其独特性状的分子机制在很大程度上尚未被探索，特别是在代谢功能方面。

商业肉鸡经过密集选育，以实现快速生长、高饲料效率和更高的胴体产量，因此与本土品种相比具有不同的生理和代谢特征（Tallentire等人，2016年；Zhao等人，2009年）。这些快速生长品系表现出加速的肌肉积累、更高的能量转化率和改变的食欲调节机制，而像Kadaknath这样的本地品种通常生长较慢、饲料摄入量较低，代谢反应更稳定（Haunshi等人，2022年；Petracci等人，2015年）。这种生长相关的差异通常体现在肝脏水平上，营养处理、脂质处理和能量代谢的差异可能影响品种的表现和肉质特性。肉质是一个复杂的性状，受嫩度、颜色、持水能力和肌内脂肪等属性的影响。它由多个器官和生理途径的协调作用形成，其中肝脏通过调节脂质和能量代谢起着重要作用。这些肝脏功能可能间接影响肌内脂肪沉积和相关的肉质特性（Wang等人，2017a）。作为营养代谢、脂质处理、解毒和内分泌调节的中心枢纽，肝脏对于理解生长性能和肉质至关重要（Zhang等人，2024a）。与哺乳动物不同，鸟类的脂肪合成主要发生在肝脏而非脂肪组织中（Selim等人，2021年），这使得肝脏成为脂质生成的关键器官。然而，肝脏中过多的脂肪积累会增加氧化应激的敏感性，从而通过脂质过氧化对肉质产生负面影响（Guo等人，2021年）。因此，肝脏的比较转录组分析可以提供关于代谢途径、调控基因和适应性生理策略的见解。随着测序技术的进步和相关成本的显著降低，高通量测序已成为检测遗传变异和识别动物育种计划中功能相关基因的快速可靠方法（Zhao等人，2022年）。它允许在特定生理或环境条件下进行全面的基因表达分析，并有助于发现参与关键生物过程（如脂质代谢）的候选基因，特别是在家畜和家禽物种的代谢活跃器官中（Zhang等人，2024a）。虽然肉鸡已使用此类高通量方法进行了广泛研究，但像Kadaknath这样的本地品种在基因组文献中的研究仍不足。

为了解决这一知识空白，本研究调查了在相似管理条件下饲养的Kadaknath鸡和商业肉鸡之间的肝脏转录组差异。具体而言，我们评估了与能量和脂质代谢相关的肝脏转录途径以及相关生理过程在这两组之间的差异，同时明确承认生长阶段的差异是一个潜在的混杂因素。

样本收集

从中央邦（Madhya Pradesh）分布区域的雌性鸡中收集了肝脏组织样本（每个样本约10-20克），每种品种各采集了四只个体：Kadaknath和商业肉鸡（Cobb 400），并与当地屠夫合作进行。所有鸡都在相似的管理条件下饲养，具有自然的环境暴露和可比较的基础饲料。这种设计允许评估内在的肝脏转录组变异，最小化

RNA-seq读取质量

原始转录组测序数据已存入NCBI，Kadaknath的访问号为SAMN46784021 - SAMN46784024，肉鸡的访问号为SAMN46784017-SAMN46784020。每个样本的高质量读取平均数量超过1.26亿条（Kadaknath）和9800万条（肉鸡）。包括Phred质量分数、GC含量、rRNA含量、基因体覆盖率、映射效率和重复率在内的全面测序质量指标在补充表S3中进行了总结。

讨论

肝脏控制着关键的生理功能，包括代谢、解毒、免疫和应激调节（Itoh等人，2016年）。在市场成熟期的慢速生长鸡（Kadaknath）中，转录组分析显示参与脂质和葡萄糖代谢、氧化应激反应以及氨基酸生物合成的基因上调。除了这些核心代谢途径外，还有几个基因与食欲调节、微量元素稳态、应激适应和氨基酸

结论

观察到Kadaknath鸡和肉鸡之间存在不同的肝脏基因表达特征，反映了与慢速和快速生长策略一致的转录差异。Kadaknath表现出与应激适应、免疫调节以及平衡的脂质和能量代谢相关的基因表达升高，表明其肝脏环境在代谢上稳定且具有韧性。相比之下，肉鸡表现出参与糖酵解、TCA循环的基因表达升高

缩写

DEGs
差异表达基因
KEGG
京都基因与基因组百科全书
ICAR
印度农业研究委员会
PCR
聚合酶链反应
qPCR
定量实时PCR
RIN
RNA完整性数
RNA
核糖核酸
RNAseq
RNA测序
RPKM
每百万千碱基的读取数

CRediT作者贡献声明

米娜·巴吉亚尔（Meena Bagiyal）：撰写——原始草稿，正式分析，数据管理。索尼卡·阿赫拉瓦特（Sonika Ahlawat）：撰写——审阅与编辑，概念化。雷娜·阿罗拉（Reena Arora）：撰写——审阅与编辑，监督。雷卡·夏尔玛（Rekha Sharma）：资源提供。苏尼塔·卡塔克（Sunita Khatak）：监督。普贾·查布拉（Pooja Chhabra）：正式分析。乌帕斯娜·夏尔玛（Upasna Sharma）：软件使用。拉姆·帕萨德（Ram Parsad）：数据管理。里蒂卡·格拉（Ritika Gera）：正式分析。

伦理批准

本研究中使用的肝脏样本是从通过屠夫获得的鸡只死后采集的。本研究未对活体动物进行处理或进行实验程序。该研究得到了ICAR-国家动物遗传资源局（ICAR-National Bureau of Animal Genetic Resources, Karnal）机构动物伦理委员会的批准。所有程序均符合CPCSEA（控制和监督委员会）制定的指南和规定

资助

本工作得到了ICAR– CABin计划（新德里）的财政支持。

利益冲突声明

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。

致谢

本研究得到了印度农业研究委员会（Indian Council of Agricultural Research）和农业研究及教育部门（Department of Agricultural Research and Education, Government of India）的支持。