中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所水禽育種與營養(yǎng)創(chuàng)新團隊長期聚焦優(yōu)質肉鴨育種的核心科學問題——骨骼肌發(fā)育和優(yōu)異風味物質沉積規(guī)律開展系統(tǒng)和深入的研究。近期陸續(xù)取得階段性進展，相關研究成果陸續(xù)發(fā)表在《先進科學（Advanced Science）》、《GigaScience》、《動物遺傳學（Animal Genetics）》和《家禽科學（Poultry Science）》期刊。

 

　　胸肌是家禽肉用價值最高的部位，營養(yǎng)豐富、易于加工，其重量可占全身肉重的40-50%，胸肌重量和品質是分割加工型肉鴨品種選育首要的目標性狀。

 

　　據團隊首席周正奎研究員介紹，基于團隊積累的北京鴨10個世代群體拷貝數(shù)變異關聯(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 通過提高葡萄糖轉運與胰島素合成速率促進胸肌的發(fā)育（圖1）。這是鴨上首個與經濟性狀顯著相關的高置信結構變異的報道，不僅闡明了結構變異在肌肉發(fā)育中的作用機制，還為胸肌重選育提供了可靠的分子標記。研究同時發(fā)現(xiàn)，雖然受到了持續(xù)強烈選擇，但是受選擇的等位基因頻率在第十世代群體中均沒有被固定。基因組大數(shù)據科學解釋了為何“畜禽育種如逆水行舟”，常規(guī)育種一旦放松選擇或隨機交配，優(yōu)異等位基因頻率將快速回落，目標性狀也隨之衰退，而分子育種則可以將優(yōu)異等位基因在群體中快速純合。相關研究成果發(fā)表在《GigaScience》。

 

　　骨骼肌的微觀結構可以更加精確地評估肉的品質。肌纖維是骨骼肌的基本單元，肌纖維直徑決定了肉的產量與品質；肌束膜是一層把肌纖維圍合成束的結締組織鞘膜，其厚度對肉的口感有影響。

 

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

 

　　圍繞肌束膜的結構特征，借助光學電子顯微鏡，精確度量了北京鴨×綠頭野鴨F2群體的胸肌微觀結構表型，明確了結構性狀的變異規(guī)律，將肌束膜厚度性狀定位到27號染色體的 MAGI3 基因（圖2），可以解釋13.30%的肌束膜厚度變異和2.90%的肌內脂肪含量變異，說明肌束膜也為肌內脂肪的附著提供了物理空間。相關研究成果發(fā)表在《動物遺傳學（Animal Genetics）》。

 

　　肉品質選育一直是畜禽育種的難題。一是評價指標不全面。常規(guī)測定指標，如肉色、pH、滴水損失和剪切力等，很難全面地評判肉品質優(yōu)劣，缺乏科學系統(tǒng)的評價標準體系。二是育種效率低。肉品質是宰后性狀，常規(guī)育種方法只能依據同胞或者后裔測定值進行選擇。代謝組技術將復雜性狀通過物質分離技術分解為代謝表型，是“復雜問題簡單化”的一種思路。骨骼肌含有種類復雜的小分子代謝物，這些物質組合形成了營養(yǎng)功能組分和肉香的前體物，肉在加熱反應后形成了人類味覺和嗅覺可以感受到的滋味和香味。因此，全面準確測定生肉（骨骼肌）和熟肉（加熱變性后）中小分子代謝物含量，闡明其生化代謝特征、食用營養(yǎng)功效和加熱前后物質轉化規(guī)律，是科學評價肉品質的基礎性數(shù)據。

 

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

 

　　以上研究得到了國家水禽產業(yè)技術體系、中國農科院創(chuàng)新工程重大科研任務、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家“萬人計劃”青年拔尖人才等項目的支持。

 

　　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