论文部分内容阅读
我国是鸭生产和消费大国,肉鸭产量连续多年稳居世界第一。随着肉鸭生长速度的显著提高,腹部脂肪的沉积也越来越多,降低了肉鸭的饲料转化率、生长性能以及影响鸭健康状况等。因此,从改善生产性能和健康角度考虑,降低鸭腹脂的沉积是目前肉鸭养殖的关键目标;同时,揭示肉鸭腹部脂肪沉积的遗传机制已成为国内外研究的热点。本研究以樱桃谷北京鸭祖代和润州凤头白鸭杂交的F2代资源群体为研究对象,通过收集分析304只42日龄F2代鸭的体重、腹脂重、腹脂率等数据,确定各表型之间的相关性,并对筛选得到的高腹脂率（H）、低腹脂率（L）F2代鸭的5个肠段（十二指肠SC、空肠KC、回肠HC、盲肠MC和直肠ZC）的肠道内容物进行16S rRNA测序,鉴定影响腹脂沉积的肠道菌群;并通过对高低腹脂率的盲肠内容物的宏基因组进行分析,寻找影响腹脂沉积的差异基因并对差异基因做功能富集分析,探讨微生物对腹脂沉积的响应机制。另外,通过对高低腹脂率F2代鸭的腹脂进行转录组分析,筛选影响腹脂沉积的差异表达mRNAs和lncRNAs。最后将16S rRNA、宏基因组和转录组分析结果进行了联合分析,筛选出影响脂肪沉积的关键菌群和基因并进行初步功能验证。主要研究结果如下:（1）通过对304只鸭的体重、腹脂重、腹脂率等表型数据进行分析,结果表明,F2代资源群体中鸭的腹脂率存在个体差异,并符合正态分布,腹脂率的最低值为0.217%,最高值为2.255%,平均值为1.17%。通过分析性别对腹脂率的影响发现,在高腹脂率区间（1.5%,2.25%）母鸭较多,公母鸭比例为0.5313;在低腹脂率区间（0,0.75%）公鸭较多,表明F2代鸭的腹脂率分布与性别有关。此外,通过分析腹脂重、体重与腹脂率的相关性发现,体重与腹脂重呈显著正相关（P<0.05）,腹脂重与腹脂率呈显著正相关（P<0.05）,腹脂重和体重均会影响鸭的腹脂率。（2）对5个肠道部位的16S rRNA测序结果进行分析,OTU聚类结果显示,MC-L的OTU数最高,其次是ZC-L和ZC-H,SC-H的OTU数最少。Alpha多样性分析显示,MC-L、MC-H、SC-L、ZC-L和KC-L几个组菌群多样性较高。低腹脂率组菌群多样性普遍高于高腹脂率组。Beta多样性结果显示,MC部位的各个样品,组内一致性较好,HC、ZC、SC其次,KC组内一致性最差。KEGG通路富集结果显示:MC部位的微生物相较于其它组别而言,更多富集到碳水化合物代谢这一通路上。（3）盲肠内容物的宏基因组测序结果发现,富集于脂肪代谢相关通路上的微生物基因主要有 PKS9/KSA1、fab I、pqsD、bgsB、fabD、relA、AvrBs2、gigX3、fabG1、glpD等10个。在LDA Effect Size（LEfSe）分析得到的不同组之间有差异的菌群中,与脂肪代谢相关的是:拟杆菌（Bacteroidetes）、厚壁菌（Firmicutes）、瘤胃球菌（Ruminococcus）、螺菌（Lachnospiraceae）、脱硫弧菌（Desulfovibrionales）、变形杆菌（Deltaproteobacteria）、放线菌（Actinobacteria）等12个菌群。（4）对高、低腹脂率的鸭腹脂组织进行了转录组测序,共鉴定到633个差异表达mRNAs和214个差异表达lncRNAs,通过GO和KEGG富集分析筛选出FOXO1、FASN、ELOVL6、EHHADH、PPARA、ACSL1、PLA2G4B和SCD1等关键差异基因和 XR003493025.1、XR003499737.1、TCONS00005095、TCONS 00013863、XR002405656.2、TCONS00050591和TCONS00059689等关键的差异lncRNAs。鸭盲肠部位中拟杆菌（Bacteroidetes）与下调基因TMF1、STRBP、TRRAP和LAMA3存在负相关关系,厚壁菌（Firmicutes）除了与以上4个下调基因存在正相关关系外,还与MANBAL、Fam234a存在正相关关系。因此可推测上述菌群通过与上述差异基因互作共同调控腹脂的沉积。（5）对鸭FOXO1基因进行了初步功能验证,腹脂组织中FOXO1基因mRNA相对表达量在高、低腹脂率群体中差异极显著（P<0.01）,高腹脂率群体中相对表达量水平低于低腹脂率群体。FOXO1基因在腹脂组织中的相对表达量与鸭的腹脂率成负相关,FOXO1基因在鸭脂肪沉积中可能起负调控作用。综上,樱桃谷北京鸭祖代和润州凤头白鸭杂交F2代鸭的腹脂率存在个体差异,腹脂重和体重均会影响鸭的腹脂率,不同肠道部位的微生物结构组成和功能差异较大,盲肠可能是影响鸭腹脂沉积的关键部位,且拟杆菌（Bacteroidetes）、厚壁菌（Firmicutes）、放线菌（Actinobacteria）等差异菌种通过影响参与脂肪代谢相关的通路基因 FOXO1、FASN、EHHADH、ACSBG2、AASDH和PPARA的表达,进一步影响到脂肪的合成和分解;另外,FOXO1基因在鸭腹脂沉积中可能起负调控作用,鉴定到的SNP位点（g.59359C>T）可以作为影响鸭腹脂沉积性状的分子标记。以上研究成果为改善鸭腹脂沉积性能提供了理论基础。