（动物遗传育种与繁殖专业论文）鸡脂肪代谢相关基因的表达与网络分析.pdf

摘要 本研究应用基因芯片的技术，就控制脂肪代谢途径中的2 0 个基因在鸡体内的不同生长时期 的表达情况进行分析，构建了这些基因的贝叶斯互作网络( b a y e s i a nn e t w o r k ) ，并用多种分析 方法进一步分析了几个重要的基因在网络中的作用及其对肉质性状的影响。 主要的技术创新与研究结果如下： 1 、设计并制备了多个样本分区杂交的基因芯片，实现了在一张芯片片基上点制4 8 个基因 点阵，达到了一次同时进行多个样本杂交的试验目的，获得这些基因表达量的信息，并且减小 了因不同芯片杂交带来的实验误差。组建了专门用于芯片研究的北京油鸡全同胞家系，最大限 度地保证了试验样本遗传背景的一致性。 2 、北京油鸡的5 个不同生长时期，肝脏内相关脂肪代谢途径的2 0 个基因的表达结果表明： 解偶联蛋白基因的表达量是2 0 个基因中最高的，平均达到1 1 6 1 ，其它基因的表达量都比阳性 对照g a p d h 低。肝脏中生长激素基因的表达与体重的相关系数在6 周龄时为o 0 5 显著的负相 关( - 0 3 6 ) ，8 周龄为o 0 5 0 1 0 显著水平的负相关( o 3 6 ) ，1 0 周龄为0 0 5 显著水平的正相关 f o 4 7 ) 。 腿肌的肌内脂肪含量在l o 周龄时几乎与所有的基因都呈高度的负相关。胸肌和腿肌的肌内 脂肪含量( 1 m f ) 相关系数只有o 3 1 ，说明胸肌与腿肌这两个不同部位的肌肉组织在肌内脂肪 沉积的机制上可能存在着很大的差异。 3 、构建了脂肪代谢相关基因的贝叶斯网络模型图，该网络图共有1 9 个节点，2 8 条连线， 位于网络起始端的基冈是$ 1 ，o t l 4 口和s p o i l 4 芦，网络中h - f a b p 的连线最多，共有7 条，可以 认为h - f a b p 基因是这个网络的中枢节点( h u b ) 。a c c 在网络中有5 条连线在网络中起着较为 重要的作用。 4 、条件概率和两尾性状对比分析的结果表明：多数基因表达量的不同没有引起性状的差异， 而且低于5 0 的条件概率值一般不会得到基因表达量影响性状的直接结果。h - f a b p 和g h 在 1 0 周龄高表达组的腿肌i m f 含量比低表达组的腿肌i m f 含量低，差异显著( p 0 0 5 ) 。条件概 率分析的结果与相关分析的结果有一定的相似性，但与回归方程的分析结果有较大的不同。 综合多种分析结果，许多脂肪代谢相关基因的表达在l o 周龄时对各种肉质性状会产生较大 影响。其中，a m p k 、厶p 上、h - f a b p 、g h 和g h r 等基因对肉质性状的影响最大。a m p k 、 h - f a b p 、g h 和g h r 基因的表达量对体重是负效应，口，上和g h r 的表达差异对1 0 周龄北京 油鸡的腿肌i m f 影响极显著俨 o o 。 本研究从基因互作网络的角度分析了多个基因的表达对肉质性状的影响，是对多基因互作 以及这种互作与性状之间关系的研究在分析方法上的进一步探索。 关键词：鸡，基因芯片，基因表达，贝叶斯基因网络，肌内脂肪含量 a b s t r a c t t h es t u d yf o c u s e do nt h ee x p r e s s i o no fm u l t i g e n e sa s s o c i a t e dw i t hl i p i dm e t a b o l i s ma n dt h e p o t e n t i a li n t e r a c tr e l a t i o n s h i pa m o n gt h e s eg e n e sa n dm e a tq u a l i t yt r a i t s u s i n go l i g om i c r o a r r a y , 2 0 g e n e se x p r e s s i o nd a t af r o m6t o 1 4w e e k so fa g ew a so b t a i n e d ，ab a y e s i a nn e t w o r kw a sc o n s t r u c t e d a n dt h ee f r e c to fg e n e se x p r e s s i o no nm e a tq u a l i t yt r a i t so fb e i j i n g - y o uc h i c k e nw a sa n a l y z e db y d i f f e r e n tm e t h o d s t h em a i ni n n o v a t i o na n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 w ed e s i g n e da n df a b r i c a t e da no l i g om i c r o a r r a y , w h i c hh a s4 8g e n e ss u b a r r a yi no n e r e f l e c t i v es l i d ef o rm u l t i s a m p l eh y b r i d i z a t i o na to n et i m ea n dt h ee x p r e s s i o nd a t ao fm u l t i g e n ew a s o b t a i n e di nt h e s es a m p l e s t h ei n n o v a t e do l i g om i c r o a r r a yr e d u c e st h ee x p e r i m e n t a le r r o rc a u s e db y d i f f e r e n th y b r i d i z a t i o n as p e c i a ld e s i g n e df u l l s i bb e i j i n g - y o uc h i n c k e np o p u l a t i o nw a su s e dt o r e d u c et h ee f f e c t so f g e n t i eb a c k g r o u n da m o n gs a m p l e s 2 t h ee x p r e s s i o nd a t ao f 2 0g e n e sa s s o c i a t e dw i t hl i p i dm e t a b o l i s ma t5t i m es e r i e si ng r o w t h p e r i o dw a sa n a l y z e d t h ea v e r a g ee x p r e s s i o no fu c pi s1 1 6 1 ，t h eh i g h e s ti n a l lt h e s eg e n e s e x p r e s s i o n so fo t h e rg e n e sa r el o w e rt h a ng a p d h b e t w e e ne x p r e s s i o no fg h a n db o d yw e i g h t , t h e s i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o n ( - 0 3 6 ；p 0 0 5 ) w a sd e t e c t e da t6w e e k so fa g e ，n e g a t i v ec o r r e l a t i o n ( - 0 3 6 ；p 0 1 0 ) a t8w e e k so f a g e ，a n dt h e r e a f t e rc h a n g et op o s i t i v ec o r r e l a t i o n ( 0 4 7 ；p 0 0 5 ) a t1 0 w e e k so fa g e t h es i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nl e gi n t r a m u s c u l a rf a t ( i m f ) c o n t e n ta n d s e v e r a lg e n e sa r e f o u n d a t1 0 w e e k s o f a g e t h e m i d d l ec o r r e l a t i o n ( 0 3 t ) o f i m fb e t w e e n b r e a s ta n d l e gi sd e t e c t e d ；t h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h em e c h a n i s mo ff a ta c c u m u l a t i o nd i f f e rb e t w e e nt w ok i n d s o f m u s c l e s 3 ab a y e s i a nn e t w o r ko f t h e s eg e n e si sc o n s t r u c t e d w h i c hh a s1 9n o d e sa n d2 8l i n e s s p o t l 4 口 a n ds p o t l 4 卢a r es t a r tn o d e sa n di - i - f a b pc o n n e c t e d7g e n e si st h eh u bi nt h en e t w o r k c o n n e c t e d5 g e n e s a c cm a yp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h en e t w o r k 4 t h er e s u l to fc o n d i t i o n a lp r o b a b i l i t ya n da n o v ai n d i t c a t et h a td i f f e r e n te x p r e s s i o no f m a j o f i t yg e n e sd i dn o tc a u s et h ed i f f e r e n c eo f t r a i t sa n ds i g n i f i c a n tr e s u l tm i g h tn o tb ei d e n t i f i e di f t h e v a l u eo f c o n d i t i o n a lp r o b a b i l i t yl e s st h a n5 0 a t1 0 w e e k so f a g e , t h ei m fo f t h eh i g he x p r e s s i o n g r o u p so fh - f a b pa n dg ha r el o w e rt h a nt h a to ft h ec o n t r o lf p ( 0 0 5 ) t h er e s u l to fc o n d i t i o n a l p r o b a b i l i t yi sc o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l to f a n o v a ，b u td i f f e r e n tf r o mr e g r e s s i o na n a l y s i s t h er e s u l t so b t a i n e df r o md i f f e r e n tm e t h o d si n d i c a t et h a tt h ee x p r e s s i o no fm a n yg e n e sa f f e c tt h e s o m e m e a tq u a l i t y t r a i t s a t l o w e e k so f a g e a m o n g t h e m ，a m p k , l 阻，h - f a b p ，g h a n d g h r h a v e g r e a t e re f f e c to nm e a tq u a l i t y g ha n dg h rh a v en e g a t i v ee f f e c to nb o d yw e i g h ta n dt h ei m fc o n t e n t o fb e i j i n g - y o uc h i c k e nw a sh i 曲e r 奸( o 0 1 ) i ng r o u p so fh i 豳e x p r e s s i o no fl p la n dg h rt h a nt h e c o n t r 0 1 t h ee f f e c to fm u l t i g e n e s e x p r e s s i o no nm e a tq u a l i t ya n dt h er e l a t i o n s h i p sa m o n gt h e s eg e n e s w e r ea n a l y z e d t h r o u g l lt h i sr e s e a r c h ，w er e a c h e dt h ea i mo f t h es t u d yt h a ti st os e e ks e v e r a la n a l y s i s m e t h o df o ri n v e s t i g a t i n gt h ei n t e r a c tr e l a t i o n s h i p sa m o n gm u tg e n e sa n dt r a i t s k e yw o r d s ：c h i c k e n ，g e n em i c r o a r r a y , g e n ee x p r e s s i o n ，b a y e s i a nn e t w o r k ，i n t r a m s c u l a rf a t 1 1 本研究由 “国家杰出青年科学基金”( 项目编号：3 0 2 2 5 0 3 2 ) 和 “国家高技术发展项目”( 项目编号：2 0 0 2 a a 2 4 2 0 2 1 ) 资助 t h i sw o r kw a s s u p p o r t e db yg r a n t sf r o m n a t i o n a lo u t s t a n d i n gy o u t hs c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( n o 3 0 2 2 5 0 3 2 ) s t a t eh i g ht e c h n o l o g yd e v e l o p m e n tp r o j e c to fc h i n a ( n o 2 0 0 2 a a 2 4 2 0 2 1 ) 缩略词语表 堡曼 基塞全整一! 兰苎! a a - d u t p a m i n o a l l y ld u t p 氨基化的脱氧三磷酸尿苷 a c c a c e t y l - c o a c a r b o x y l a s e 乙酰辅酶a 羧化酶 a m p k a m p a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s ea m p 激活蛋白激酶 a p o ba p o l i p o p r o t e i nb 载脂蛋白b b a b r e a s ta n g l e胸角宽 b m p b r e a s tm u s c l ep e r c e n t a g e胸肌率 b n tb a y e s i a nn e t w o r k t o o l b o x 贝叶斯网络工具软件包 b s f b r e a s ts h e a rf o r c e胸肌剪切力 b w b o d yw e i g h t 体重 c p t - ic a m i t i n ep a l m i t o y l t r a n s f e r a s e l 肉碱脂酰转移酶 d e p c d i e t h y l p y r o c a r b o n a t e 焦碳酸二乙酯 d s m o d i m e t h y ls u l f o x i d e 二甲基亚砜 f a s f a t t ya c i ds y a t h a s e 脂肪酸合成酶 g h g r o w t hh o r r o r ) h e生长激素 g h r g r o w t hh o r m o n er e c e t p t生长激素受体 g s tg l u t a t h i o n es - t r a n s f e r a s e s谷胱甘肽巯基转移酶 h - f a b ph e a r tf a t t ya c i db i n d i n gp r o t e i n心脏型脂肪酸结合蛋白 i f wi n t e r m u s c u l a rf a tw i d t h肌间脂肪宽 i g f - 1 i n s u l i nl i k eg r o w t hh o r m o n e1类胰岛素生长因子1 i g f - 2i n s u l i nl i k eg r o w t hh o r m o n e2类胰岛素生跃因子2 i m f - bi n t r a m u s c u l a rf a t b r e a s t胸肌肌内脂肪含量 i m f - l i n t r a m u s c u l a r - l e g 腿肌肌内脂肪含量 l - f a b p l i v e r f a t t ya c i d b i n d i n g p r o t e i n 肝脏型脂肪酸结合蛋白 l m p l e gm u s c l ep e r c e n t a g e 腿肌率 上j d 上l i p o p r o t e i nl i p a s e 脂蛋白脂酶 l s f l e gs h e a rf o r c e 腿肌剪切力 o bo b e s eg e n e肥胖基因 o b ro b e s er e c e i p tg e n e肥胖受体基因 p a f p e r c e n t a g eo f a b d o m i n a lf a t 腹脂率 p y r - h np y m v a t ek i n a s e 丙酮酸激酶 s f t s u b c u t a n e o u sf 敏t h i c k n e s s 皮下脂厚 s p o t l 4t h y r o i d h o l t n o n e i n d u c i b l e n u c l e a r p r o t e i n甲状腺激素诱导的核内蛋白 u c p u n c o u p l i n gp r o t e i n 解偶联蛋白 v i 独创，l 生声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 李鍪铎 时问：锄外厂年月幻一 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 巷髦铸 秘 i l u 时间：杪厂年f 月劬日 时间：矽p 箩年月纱日 引言 改革开放二十多年，相信我们每个人都能感受到祖国每天都在发展壮大，我们的生活水平 也日益提高。同时，我国的畜禽产品的总产量也逐年逐年增长。据中国农业部网站中的2 0 0 3 年农业统计提要( w w w a g r i p ；o v c n s i z l n o n g y e w h t m ) 统计：我国存栏家禽1 9 9 9 年为4 5 亿只， 2 0 0 0 年为4 6 亿只，增长了2 2 。其中优质肉鸡约有1 8 亿只，占禽类的4 3 占肉鸡的7 5 ， 香港、广东、台湾等地区的优质肉鸡占当地肉鸡总体的比重近9 0 ，优质肉鸡冈品质优良，所 占的市场份额将逐年增加，预计2 0 0 5 年，生态犁优质肉鸡存栏数将发展到2 2 亿只，平均年增 跃约4 4 。 根据以上的统计数据我们可以看出，人们对备禽产品也从数量上的需求逐步转为对品质的 需求。在鸡肉消费市场上，天然、健康、风味好的鸡肉产品受到人们的欢迎。对优质肉鸡肉品 质的在基因水平上进行研究，找到对优质鸡废品质性状有较大影响的几个基囡，并对我国的优 质鸡应用标记辅助选择来选种、育种，获得更符合市场需要，更能满足人们对鸡肉品质需求的 优质肉鸡。 自2 0 世纪3 0 年代起，伴随着肉用仔鸡上业的兴起而展开的肉鸡育种上作的不断进行。肉 鸡的生产性能得到了很大提高。现代商品良用仔鸡4 2 日龄的体重是1 9 6 0 年的4 倍多，饲料转 化率提高了3 0 ( h a v e n s t e i ne t a l ，2 0 0 3 ) ，但由于对生长速度的过度追求也导致了现代肉鸡胴体 和肌肉品质的急剧下降。 这一现象引起全世界家禽育种学者的重视。如何在保持肉质风味的前提下，快速提高优质 肉鸡的生长速度，是横亘在育种学家面前的难题之一。辅以外源性激素类添加剂，或导入含外 源基因的重组质粒，都因效果明显一度被采用，但由于食品安全等方面原因不能根本解决问 题直至被取缔。杂交和标记辅助选种等育种手段无疑才是其中的根本途径。大家对禽肉品质的 研究也越来越多，取得了丈量的研究成果，进一步指导了家禽育种实践。利用候选基因遗传标 记和参考家系资源群，对鸡的生长性状进行定位，并确立成熟的标记辅助选择方案，将对优质 肉鸡育种贡献较大，也是我们下一步工作的主要内容之一。 肉质是一个复杂的性状，同时影响肉质性状的因素也撮多，其中家禽体内的脂肪性状对肉 品质的优劣优很大的影响。在肉品质测定中，脂肪性状包括肌内脂肪含量、腹脂率、肌间脂肪 宽、皮下腊厚，其中肌内脂肪含量( i n t r a m u s u l a rf a t ，, l m f ) 就是影响肉品质的重要指标之一。 它对肉品质的影响主要在三个方面：1 、i m f 含量与肌肉嫩度有直接的关系；2 、与肉品的多汁 性有关；3 、与肉品的风味有关( 张细权等，2 0 0 3 ) 。 有许多基因影响脂肪性状效应较大的有乙酰c o a 羧化酶( a c c ) 、脂肪酸合成酶( f a s ) 、 脂蛋白脂酶c l e l ) 、脂肪酸结合蛋白( 剧且阶) 等，另外从激素水平上影响脂肪代谢的基因有 甲状腺激素诱导的核内蛋白跏甜，钟、a m p 激活蛋白撤酶似嘲等。在这些基冈对脂肪影响 的研究报道中，均详细的研究分析了它们对体内脂肪代谢的作用。但这些基因之间的相互作用 对脂肪在体内的代谢、沉积、分布的研究却很少。 冈此，本试验对影响脂肪性状的这些基因作为候选基因进行表达水平的研究，并结合测定 中国农业大学博士学位论文引言 的脂肪性状数据进行统计学分析，得出一个影响脂肪性状的多基因效应的互作网络。 影响脂肪代谢的多基因互作网络的研究对于我们从多基因互作的角度研究优质鸡体内的 脂肪代谢、沉积和分布有着十分重要的意义。对整个网络的研究可以使我们从一个整体全面的 角度去认识、研究脂肪在体内的调节机制，并且能从中找出在这个网络中对脂肪性状起主导作 用的一个或几个基因。 本试验具体的思路：通过研究控制脂肪合成或分解代谢途径中的多个基因在鸡体内的不同 生长时期的表达情况，从整体互作的角度得出整条代谢途径和整个代谢网络中多个基因对肉质 性状的影响，找到这些基因中对脂肪代谢调控起主导作用的一两个基因，并最终揭示这些基因 以及整个代谢网络与肉品质表型之问的内在联系。 2 中国农业大学博士学位论文第一章文献综述 1 1 鸡肉品质性状的研究 1 1 1 优质鸡生产 第一章文献综述 世界肉鸡的选育方向主要有两个：以美国为主培育的“快大型”和以中国、日本、法国为 主培育的优质宠用型。优质肉鸡应是地方良种或是含有较大比例的地方鸡种的血液，肉质风味 与地方鸡接近，按照特定的饲养方式饲养的健康、安全的鸡种。 目前，我国市场上从国外引进的快大型肉鸡在6 周龄上市体重和饲料转化率等生k 性状均 达到很高的水平。但这些肉鸡普遍存在着肌肉系水力低、风味差等缺点。我国许多地方鸡种肉 质好，滋味浓，深受消费者喜爱，但存在着生长速度缓慢、上市体重均匀度较差、饲料转化率 不高、饲养成本较高等问题，这在一定程度上降低了市场竞争力。我国具有极为丰富的优质鸡 种质资源，收入中国家禽品种志( 1 9 8 8 ) 的地方品种就有2 7 个。2 7 个鸡种中肉质细嫩鲜 美的品种有惠阳胡须鸡、清远麻鸡、杏花鸡、霞烟鸡、桃源鸡、武定鸡、静原鸡、鹿苑鸡、萧 山鸡、寿光鸡、浦东鸡和北京油鸡等。丰富的鸡种资源为我国优质斑鸡的选育和对内品质的研 究提供了良好素材。 消费者在对禽肉产品的喜好是多种多样的，一个鸡种能否满足消费者的需求也受到生产环 境和加工工艺的诸多影响。因此，很难给优质鸡下一个明确的定义。 2 0 0 5 年2 月，吴常信院士在香港大学举办的“优质鸡的改良生产及发展研讨会”上对什么 是优质鸡有过详细的讨论，他提到几种对优质鸡观点。其中，四川农业大学邱祥聘教授认为“从 消费者的角度要求，优质鸡的内含应有风味、外观、保存性、纯洁度、嫩度、营养品质和价格 等项目”。台湾大学马春祥教授认为“下述四点。似为大家对优质鸡的共识：1 、优质鸡原产于 某一地区，在该地被普遍饲养，并具有优良肉用性能的鸡只，简而言之，即所谓土鸡。2 、优质 鸡生产时间较长，致肌肉坚实，嚼之有味，鲜美可口，为经由国外输入品种所产生，称为肉鸡 ( b r o i l e r ) 者所不及。3 、优质鸡的外形、体重、肉色等，随各饲养地区居民的爱好而不同。4 、 优质鸡生长缓慢，需较长的生长期问，导致饲料效率不高，生产成本增加，售价较高，是一大 缺点”。总之，对优质鸡的认识“仁者见仁智者见智”，优质鸡的“生长快”与“肉味佳”两 者兼而得之或不可兼得，要看育种者的技艺和市场能接受的程度了。 对肉用鸡来说，主要有活鸡市场和分割包装鸡市场。中国的三黄鸡和法国的红标鸡( l a b e l r o u g e ) 是活鸡市场和分割包装鸡市场的两个很好的实例。 活鸡市场上所谓的包装性状主要有羽色、肤色、胫色、冠的颜色和大小、体型的大小都是 消费者较为关注的性状。由于三黄鸡具有被认为是优质特征的黄羽、黄皮和黄胫的性状，在中 国南方的广东一带受到消费者的喜爱。不仅外表特征受欢迎，三黄鸡的肉质风味也很好，主要 原因是其生长较慢、饲养时闻长，在上市时己接近性成熟。三黄鸡肉质鲜嫩多汁，味道浓郁。 中国农业大学博士学位论文第一章文献综述 传统饲养的三黄鸡要养到1 0 0 天以上，上市活重1 2 1 5 k g ，鸡冠要鲜红，零售价格要比快大型 肉鸡高2 3 倍。 由于习俗与文化的差异，世界上不同地区的消费者对优质鸡的定义也不尽相同，我国的大 部分地区的消费者对黄色羽、红色羽和黑色羽的地方鸡种都很喜欢，并且广泛认为黑皮、黑胫 的乌鸡有滋补的药用价值。也产生了我国目前有许多羽色的地方优质鸡种具体现状。我国优质 鸡的生产方式一般为“公司加农户”的模式。在这种生产模式中，公司主要负责组织和实施有 效的育种项目、提供优质鸡种鸡、市场销售等工作，一般以家庭为单位的农户主要饲养优质鸡 商品代，做具体的免疫、饲喂和鸡群管理工作。农户年的生产能力一般为2 0 0 0 。1 0 0 0 0 只。有 些农户的鸡舍设备较好，提高了饲养密度，提高了生产效率。优质鸡的上市周龄根据鸡种的不 同有一定差异，而且受到市场零售价格的影响。在中国，这种生产模式运作的很成功。广东温 氏食品的限公司是中国最大的优质鸡生产企业，2 0 0 3 年向市场提供了2 亿8 千万只优质商品鸡。 每年全国各种优质鸡的总产每能超过2 0 亿只( y a n g ，2 0 0 5 ) 。 国际上的禽肉产业从上个世纪4 0 年代开始蓬勃发展，目前禽肉产量已占所有肉类总产量的 2 9 ，并且这一比例还在逐年上升，优质、安全、健康的优质鸡的生产在这个上升比例中占了 很大的一部分( m c k a ye ta l ，2 0 0 0 ) 。饲料营养、管理和遗传的改进极大地提高了禽肉产业的经济 效益。在过去的4 5 年里，遗传进展在提高肉鸡的经济效益方面起了很大作用( r l a v e n s t e i ne ta 1 2 0 0 3 ) 。然而，生长速度、饲料转化率以及肉产量提高的同时也带来了存活率、心脏健康程度和 免疫能力的下降( c h e e m ae la l ，2 0 0 3 ；h a v e n s t e i ne ta l ，2 0 6 3 ) 。另方面，亚洲和欧洲的许多 消费者愿意为风味品质好的禽肉产品付更高的价格( f a n a t i c oa n db o m2 0 0 2 ；z h o u2 0 0 2 ；c h i n 2 0 0 3 ) 。为了满足消费者对肉品质更高的要求，农场主开始致力于对鸡的外观以及肉品色泽、风 味等性状的选育，生长速度较慢的地方鸡种的发展已逐渐开始替代快大型肉鸡的发展势头。 法国用慢速生长的鸡种来生产红标( l a b e lr o u g e ) 优质肉鸡。红标优质肉鸡的1 2 周龄体 重可达到2 ，2 5 公斤，而快大型肉鸡只需6 周就可达到这一体重。较长的生产时期有利于商品鸡 机体的协调生长和肌肉风味物质的沉积。慢速生长的红标优质肉鸡更适于散养，每个农场的红 标优质肉鸡生产鸡群限制1 6 0 0 0 只以内，并且每年的生产年批次也少( f a n a t i c o a n d b o m2 0 0 2 ) 。 慢速生长鸡种的应用和低密度饲养的生产模式为市场提供了大量健康、优质、风味较好的 红标肉鸡。降低了优质肉鸡生产中各种疾病的发生，提高了优质鸡的免疫力。红标优质肉鸡1 2 周的死亡率( 3 ) 只有普通肉鸡6 周死亡率( 6 ) 的半。由于红标优质肉鸡的生产周期长， 其免疫程序也与普通肉鸡不同。法国普通的肉鸡不需要对马立克进行免疫，而红标优质肉鸡则 需免疫。红标优质肉鸡抗生素和饲料的使用也有较严格的规定，以避免在优质鸡上市时有抗生 素残留。 1 1 2 禽肉品质性状的研究 禽肉品质一般包括感官品质、保存性、深加工品质、营养价值和卫生质量。感官品质是指 胴体体型、颜色、肉的p h 值、系水力、肉嫩度和肉的风昧。 消费者对肉品的观察首先看到的是肉品的颜色，肉色对肌肉的营养价值和风味并无多大影 响。它是肌肉生理学、生物化学和微生物学变化的外部表现。鲜肉呈碴红色或紫红色，放置一 4 中国农业大学博士学位论文 第一章文献综述 段时间后呈棕褐色。不同优质鸡的肉色有显著差异。消费者在烹制并食用鸡肉时就会对鸡的风 味和肉的组织结构有一个简单的评价。鸡肉的风味如何直接影响到消费者是否购买禽肉产品。 肉品的气味和滋味共同影响到鸡肉的风味，而且二者很难区别开来。在肉品的加工烹制过程中， 许多物质，如脂肪酸、氨基酸等，都对风味有影响其中，脂肪酸、脂肪和可溶于脂肪的一些小 分子物质对肉品风味的产生有很大的影响( n o r t h c u t te ta l ，2 0 0 1 ) 。 目前，普遍认为肌肉肌苷酸 ( i n o s i n e - 5 - m o n o p h o s p h a t e ，i m p ) 和肌内脂肪( i n t r a m u s c u l a rf a t ，i m f ) 在鸡肉中的含量是两个对肉 品风味十分重要的影响因子。北京油鸡的i m p 和i m f 的遗传力( ) 分别为o 2 3 和o 1 0 ( 陈继兰 2 0 0 4 ) 。腹脂重和皮重呈较高的遗传相关( o 5 4 ) ，但腹脂重与肌内脂肪含量的遗传相关极低，只有 ( o 0 2 ) 。7 周龄体重与脂肪性状均为正相关，与肌内脂肪含量相关为( o 8 7 ) ，与皮脂率相关为 ( 0 1 7 ) ，与腹脂重相关为( o 1 3 ) ，这表明对屠体性状的正向选择可达到提高体重并不影响对肌 内脂肪含量的选择( z e r e h d a r a ne ta l ，2 0 0 4 ) 。 屠宰日龄对肉质有着不可忽视的影响。肉鸡生长前期，骨骼松软，肌肉含水量较多、肉质 细嫩，鸡味较淡。延长饲养期，可提高肌肉蛋白质和肌苷酸含量，肌纤维变粗、肉质硬度增加。 但成年后，骨骼坚硬，肌肉含水量减少，鸡味虽浓但口感较差。大多数的研究认为，接近性成 熟时的鸡肉风味最佳( s a n j e e v ie ta l ，1 9 8 2 ) 。因此，目前国内外优质肉鸡出栏日龄多在9 0 1 2 0 天。 嫩度反映了肉品的组织结构，这一性状用肌肉剪切力来测量。嫩度主要受肌肉纤维的组织 学和生化特性的影响( b a r de ta l ，2 0 0 1 ) 。红肌纤维直径小，肌红蛋白丰富，适于有氧代谢。白 肌纤维直径大，糖原含量丰富但肌红蛋白与脂肪酸较少，适于无氧代谢。肌肉中肌纤维的组成 会影响到肉品的嫩度。纤维越粗，肉质越嫩，我国的地方鸡种比同周龄的国外肉鸡的纤维细( 耿 照玉等，2 0 0 3 ) 。 环境、屠宰和加工过程对肉品的肉色、嫩度、p h 值等都有很大的影响。环境温度是造成肌 浆球蛋白变性的又一关键因素。高温条件下，p h 值降低的速率加快，肌肉嫩化减慢，导致肌肉 僵硬。p h 值降低的速率越快，肌浆球蛋白越容易变性，肌浆球蛋白的变性使得肌肉苍白，肌肉 蓄水能力减弱，出现类似的p s e 肉状况。在温度为3 0 ( 2 的地区，温度每增加1 0 c ，肌浆球蛋 白变性的比率增加2 0 倍，所以，类似于p s e 肉的状况在一定程度上可以通过冷冻速度的提高 得到缓解。但是，快速冷冻也会使糖酵解缓慢的肌肉变硬 有人研究了屠宰前的气体应激与胴体质量的关系结果认为，高于7 5 p p m 的n h 3 和 2 5 0 0 p p m 的c 0 2 以及高于7 5 0 p p m 的c o 。能使鸡肉的柔嫩度降低，而各种浓度的c 0 2 和 1 0 0 p p m 的c o 可使鸡肉p h 升高，而2 5 p p m 的n h 3 则使肌肉p h 降t 氐( v a nl a a c ka n dl a n e 2 0 0 0 ) 。进一步的研究( q i a oe ta l ，2 0 0 1 ) i e 实了上述结论，并指出，在c o 浓度为2 5 0 、5 0 0 和 7 5 0 p p m 下，胸肉中的水分渗出显著增加。 一般认为对于肉仔鸡屠宰前8 到1 2 小时空腹，而火鸡6 - - 1 2 小时空腹，那么剪切力和最终 的p h 值都是很好的( b o u a e ne ta l ，2 0 0 3 ) 。 有研究认为，鸡电击死后2 0 分钟，胸肉的烹饪损失率比2 4 小时后低，宰后2 0 分钟有 较高的剪切值。热烫对肉质的影响比电击大，可使嫩度降低，含水量和乳化作用明显减少 ( c a s t a n e d ae ta l ，2 0 0 5 ) 。s a v e n o e 等( 2 0 0 2 ) 认为肌肉在热烫前应至少保持4 小时，以避免因 热烫而使鸡胸肉嫩度降低。p e t r a c c i 等人( 2 0 0 4 ) 研究了冷冻包装和盐水冷冻对鸡肉的物理及感觉 中国农业大学博士学位论文第一章文献综述 特性的影响后指出，冷藏( 2 ) 明显降低了浅色胸肉的柔嫩度和烹饪损失。而盐水冷冻则无明显 影响。系水力( w a t e r - h o l d i n gc a p a c i t y ，w h c ) 反映了肉品的多汁性。系水力用滴水损矢来测量， 滴水损矢的遗传力估计为0 3 9 ( b i h a n d u v a l le ta l ，2 0 0 1 ) 。 与鸡肉质量相关的因素除以上主要的方面外，还有性别、烹饪方法等。 1 2 影晌肉品质基因的研究 1 9 7 3 年，两位美国科学家s c o h e n 和h b o y e r 在他们的实验室里完成了d n a 分子的体外 重组实验。从此，生物技术成为生命科学研究的一个新兴领域，它极速而且广泛的发展深刻地 影响人类文明的进程( 孟广震，1 9 9 8 ) 。随着重组质粒、d n a 测序、p c r 、基因芯片等技术的相 继问世我们对基因的功能的了解越来越清晰，人类基因组计划( h g p ) 的完成给我们提供了 大量的基因组序列或基因片段序列，同时也给我 f j 提出了另一个更为复杂的问题：这么多的基 因是如何协调地在不同的时间、不同的组织中发挥各自的作用，实现其生物功能? 2 0 0 4 年3 月1 日，美国国立卫生研究院和华盛顿大学正式宣告完成红原鸡基因组序列图的 测序和组装工作。鸡基因组的分析和注释上作将由美国、欧洲和中国科学院北京基因组研究所 的科学家共同完成( h i l l i e re ta l ，2 0 0 4 ；w a l l i se ta l ，2 0 0 4 ) 。加州大学圣克鲁斯分校( u c s c ) 的基因 组数据库提供了鸡基因组信息( h r t p ：g e n o m e u c s c e d u c g i b i n h g g a t e w a y ) 。如何有效地利用这 些大量的序列信息来揭示各种基因在生理代谢途径中所起的作用就成为我们家禽研究面临的一 个重大问题。 一个基因生物功能的实现并不是独立发生的，它表达的上调或者下调往往会影响上游或下 游几个基因表达状态的改变。从而进一步引起和这几个基因相关的更多基网的表达模式的改变。 基因之间的这种复杂的相互作用组成了一张交错复杂的立体的关系网。像过去那样孤立地理解 某个基因的功能已经远远不够了，需要我们站在更高的层次全面的理解这种相互关系，全面了 解不同个体基因变异、不同组织、不同时间、不同生命状态等的基因表达差异信息，并找出其 中规律。 在技术上，基因芯片技术的建立，使对个体生物信息进行高速、并行采集和分析成为可能。 基因芯片可以使得以往大批次多处理的基因表达分析在同一时间和条件下快速完成。易于实现 试验有微型化和自动化，使得试剂用量和反应体积大大减少，反应效率成百倍提高。也可实现 静态到动态全局检测组织、细胞、血液等组织器官中基因表达时、空差异。在一张芯片上可以 获得几千个基因的表达信息。 一个技术的进步能解决一些问题，同时又会引发另外一些问题。基因芯片能在较短时间内 产出巨大的信息量。但是我们怎么从如此繁杂的海量信息中合理地选择对我们的研究目的最具 影响的一些基因及其表达数据，从而进一步阐明这些基因的生物学功能呢? 在分析手段上，为了研究这种诸多基因问的相互影响、相互作用共同实现生物学功能的复 杂关系，生物信息学应运而生。生物信息学领域中的基因网络研究也随着基因芯片技术的发展 而逐渐发展起来了。许多科学家就立足于已知生理生化的代谢途径角度并结合生物信息学，来 研究复杂的基冈表达调控网络。生命是存储并加工信息的复杂系统，孤立地研究单个基因及其 6 中国农业大学博士学位论文第一章文献综述 表达往往不能确切地反映生命现象本身的内在规律。基因间的相互作用。相互调节，这种相互 影响、相互制约的关系构成了多基因的互作网络。更一般些，几乎所有的细胞活动都被基因网 络所控制。对系统科学的研究促使生物学家以系统的观点认识高度复杂的生命现象。运用生物 信息学的方法和技术通过数据采集、分析、建模、模拟和推断等手段研究复杂的网络关系，在 基因组层次上揭示有关的作用机理也是当前生命科学的前沿。 本试验选出了涉及禽类脂肪生理代谢途径的2 0 个基因作为研究的候选基因来构建它们的 互作网络，对这些基因间的相互作用进行分析。以期获得这些基因的表达对肉质性状的影响。 以下对本次试验所选基因的功能与些相关的研究做一个简单的叙述。 甲状腺激索诱导的核内蛋白o h y r o i dh o r m o n e i n d u c i b l en u c l e a rp r o t e i n ，s p o t l 4 ) 也称为甲状 腺激素响应s p o t l 4 蛋 刍( t h r s p ) ，s p o t l 4 最初从鼠肝分离的m r n a 中发现，该m r n a 能对甲状 腺激素迅速响应，现已发现它在组织特异的脂类代谢调控中起重要作用( s e e l i ge ta l ，1 9 8 t ) 。 t h r s p 是参与控制脂肪生成酶活性的转录因子，但其确切的分予机制仍不清楚，它的主要功能 是调控脂肪合成途径中六个酶的基因转录( g r i l l a s c a b j p ，1 9 9 7 ) 。已定位于鸡的c h r lq 4 i 4 4 。 目前被认为是一个影响脂肪性状的主要候选基因。 c o g b u m 等( 2 0 0 3 ) 详述了鸡肝脏代谢途径，揭示肝脏转录因子s p o t l 4 在脂肪生成途径中受 t 3 和鸡孵出后的发育调节。脂肪生成途径中的f a s 、l f a b p 、c y p i a