摘要
为了改善老龄蛋鸡产蛋性能和延长蛋鸡产蛋周期至100周的目标，本论文选用35周、72周和100周的商品蛋鸡和鸡蛋为研究对象，运用了单细胞转录组、金属组和蛋白组等多组学方法，通过四个试验探究了蛋鸡衰老过程中蛋清凝胶性能下降及植物提取物改善作用、器官离子组变化规律以及膨大部单细胞转录图谱和“炎性衰老”的潜在机制。 试验一旨在探究蛋鸡衰老对蛋清蛋白热诱导凝胶特性的影响。蛋鸡的生产周期延长会导致蛋清的凝胶特性和食品加工特性下降。然而，其原因尚不清楚。因此，本研究通过对产蛋高峰期（35周）、产蛋后期（72周）和老龄蛋鸡（100周）的鸡蛋蛋清溶液特征和凝胶特性进行分析，并结合蛋白质组学分析探究老龄蛋鸡蛋清热诱导蛋清蛋白凝胶特性下降的潜在机制。结果表明，蛋鸡衰老过程中，蛋清凝胶性能逐渐下降，包括凝胶硬度、总剪切做功、系水能力、分子间作用力和微观结构。蛋鸡衰老过程中，蛋清蛋白溶液pH值、ζ电位绝对值、游离巯基含量、表面疏水性和卵清蛋白含量显著降低，而蛋清蛋白粒度、亲和素、α-卵黏蛋白和丛生蛋白显著增加。此外，蛋清蛋白二级和三级结构逐渐趋向于有序。总之，蛋鸡衰老过程中蛋清卵转铁蛋白和α-卵黏蛋白的丰度增加，导致蛋清蛋白空间结构从无序过渡到有序，蛋白表面的负电荷减少。这将使蛋清蛋白溶液聚集，加速蛋清蛋白溶液在加热过程中的聚集速率，导致分子链失去方向，最终形成粗糙和多孔的凝胶结构和较差的凝胶性能。 试验二旨在探究蛋鸡输卵管膨大部细胞图谱和衰老的机制。老龄蛋鸡膨大部细胞功能逐渐退化和蛋清品质显著下降。然而，其原因尚不清楚。因此，本研究选用产蛋高峰期（35周）、产蛋后期（72周）和老龄蛋鸡（100周）膨大部组织进行单细胞转录组测序、组织形态学观察、DNA损伤、衰老相关分泌表型和坏死性凋亡相关基因的检测。结果表明，输卵管膨大部由13种具有不同基因表达特征的细胞组成，包括B细胞、浆细胞、纤毛上皮细胞、非纤毛上皮分泌细胞、上皮祖细胞、基质成纤维细胞、血管内皮细胞、淋巴内皮细胞、平滑肌细胞、单核巨噬细胞、T细胞和红细胞。通过对非纤毛分泌上皮细胞基因的表达动力学深入分析，发现非纤毛分泌上皮细胞包括11个细胞亚群;发育轨迹分析显示，蛋鸡衰老过程分泌蛋清的细胞亚群数量减少，而向衰老细胞的方向分化增加。此外，蛋鸡产蛋率、蛋清品质、膨大部管状腺分泌功能（PAS阳性细胞数量减少）、上皮细胞增殖能力（PCNA阳性细胞）显著下降，而上皮细胞凋亡水平（TUNEL阳性细胞和凋亡基因）、细胞衰老标志物（P21、P16基因和β-半乳糖苷酶活）、DNA损伤、衰老相关分泌表型和坏死性凋亡受体及其下游基因显著增加。以上结果表明，蛋鸡衰老过程非纤毛分泌上皮细胞的祖细胞向衰老细胞分化增加,激活上皮细胞DNA损伤和坏死性凋亡，从而导致膨大部发生“炎性衰老”,从而降低了膨大部细胞蛋清蛋白合成和分泌能力。 试验三旨在探究蛋鸡衰老的离子图谱，并揭示离子组与蛋清品质的关系。离子组在关键的生物过程中起着至关重要的作用。然而，蛋鸡衰老过程中离子组变化规律及其与蛋清品质下降的关系都是未知的。本研究选择电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定了35、72和100周蛋鸡8个器官中的35种元素及其同位素的含量，并通过4D蛋白质组学技术、氨基酸分析仪和蛋品质分析仪分析了三个年龄蛋鸡的膨大部蛋白组、蛋清氨基酸和蛋品质。结果表明，常量元素（Mg24、Ca43/44、K39和P31）、过渡金属元素（Zn64/66、Cu63/65、Fe56/57和Mn55）和有毒元素（Pb208、Ba137和Sr86）之间有不同的分布模式。此外，蛋鸡衰老过程中元素浓度的变化在小肠中变化较大，而生殖系统相对保守，并且小肠（十二指肠、空肠和回肠）中容易发生重金属沉积、钾代谢紊乱和钙化。通过将膨大部离子组与鸡蛋品质、蛋清氨基酸和膨大部蛋白组的串联分析发现，蛋鸡衰老过程中硒和锰含量的降低，一方面可能影响色氨酸代谢抑制膨大部色氨基酸的合成;另一方面，通过坏死性凋亡的途径促进膨大部的炎性衰老，从而导致蛋清品质下降。本研究阐明了离子组的重要性，并为选择离子组调控蛋鸡衰老过程提供了广阔的视角。 试验四旨在探究槲皮素、甜菜碱或染料木黄酮对老龄蛋鸡（100周）蛋清凝胶性能和膨大部免疫细胞的改善作用。槲皮素、甜菜碱或染料木黄酮在延缓机体衰老和改善蛋鸡产蛋性能的作用已经基本明确，并且它们可以与卵清蛋白相互作用。然而，目前槲皮素、甜菜碱和染料木黄酮对老龄蛋鸡蛋清蛋白凝胶性能和膨大部免疫细胞的影响尚不清楚。因此，本研究对添加槲皮素、甜菜碱或染料木黄酮老龄蛋鸡（100周）的蛋清溶液特征、凝胶特性以及膨大部免疫细胞数量进行了分析。结果表明，通过结构生物信息学中分子对接分析发现，槲皮素和染料木黄酮可以通过氢键和疏水作用与卵清蛋白相互作用，使得老龄蛋鸡蛋清蛋白二级结构和三级结构由有序向无序方向的转变，导致蛋清蛋白内部巯基暴露和蛋白表面的负电荷增加，从而增加蛋清蛋白溶液游离巯基和静电排斥力，形成稳定的蛋清蛋白溶液和优良的凝胶性能（包括凝胶强度、系水力和微观结构的改善）。此外，流式结果表明，槲皮素或染料木黄酮还可以降低与“炎性衰老”密切相关的免疫细胞的数量，包括CD4+T淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞。总之，添加槲皮素或染料木黄酮改善了老龄蛋鸡蛋清品质和凝胶性能，并减缓蛋鸡炎性衰老。这项研究为延长蛋鸡的产蛋周期具有一定的指导意义。 综上所述，老龄蛋鸡蛋清蛋白含量的变化导致蛋清蛋白的空间结构趋向于折叠,使得蛋白表面负电荷减少，蛋清蛋白静电排斥和稳定性降低，从而加快蛋清蛋白聚集速率，分子链失去方向，从而形成松散的凝胶结构;然而，槲皮素或染料木黄酮可以通过氢键或疏水作用与卵清蛋白相互作用，改善老龄蛋鸡蛋清蛋白的稳定性，从而形成优良的凝胶结构。此外，还揭示了蛋鸡衰老过程中膨大部硒含量的降低通过影响色氨酸代谢抑制色氨基酸的合成，并通过诱导坏死性凋亡的途径促进膨大部的炎性衰老,从而导致蛋清蛋白合成减少，蛋清品质下降。最后，通过单细胞转录组建立了膨大部衰老的细胞图谱，并发现了膨大部上皮细胞由祖细胞向分泌型上皮细胞增殖分化，而蛋鸡衰老会诱导祖细胞向衰老细胞分化，从而导致膨大部分泌细胞功能下降和蛋清蛋白的合成减少。
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