摘要
新疆褐牛与哈萨克牛同为新疆优良的地方品种，以哈萨克牛为母本，经过肉用方向培育的新品种新疆褐牛，其胴体品质和肉质特性得到明显改善。目前研究认为，影响新疆褐牛与哈萨克牛肉质性状系统差异以及分子机制，尚不清晰。本研究以新疆褐牛和哈萨克牛为研究对象，系统分析了两品种屠宰性能、胴体性状、肉质性状，研究两个品种间肉质性状的特征，同时运用转录组测序技术（RNA-Seq）对两个品种牛背最长肌组织mRNA与miRNA的表达情况进行研究，以期阐明鉴定出影响新疆褐牛与哈萨克牛肉质性状差异的功能基因与调控通路，本研究主要结果如下： （1）新疆褐牛与哈萨克牛肉质性状分析 胴体指标测定结果表明，新疆褐牛大理石花纹（plt;0.05）、背膘厚度（plt;0.01）显著高于哈萨克牛，且眼肌面积平均比哈萨克牛提高1.8%，优质肉产量得到改善。肉质性状测定结果表明：新疆褐牛失水率、剪切力极显著低于哈萨克牛（plt;0.01），牛肉色泽和pH值方面两个品种间无显著差异（pgt;0.05）；营养品质指标测定结果表明：新疆褐牛背最长肌中水分（plt;0.01）、脂肪含量（plt;0.05）显著高于哈萨克牛，蛋白质含量极显著低于哈萨克牛（plt;0.01）；新疆褐牛脂肪酸含量中棕榈酸（plt;0.05）、亚油酸（plt;0.01）显著高于哈萨克牛，然而，不饱和脂肪酸含量极显著低于哈萨克牛（plt;0.01）；除谷氨酸、苯丙氨酸显著高于哈萨克牛（ plt;0.05 ） ，其他6种氨基酸都显著低于哈萨克牛（plt;0.05）。综合现有数据提示，新疆褐牛优质肉产量、肉嫩度、脂肪沉积能力优于哈萨克牛。 （2）新疆褐牛与哈萨克牛肉质基因转录组比较分析 通过RNA-Seq分析，本研究构建了新疆褐牛与哈萨克牛背最长肌组织基因文库，在新疆褐牛与哈萨克牛背最长肌组织中共发现了1669个差异表达基因（ Plt;0.05 ， FDRlt;0.1）；进一步对差异表达基因分为成肌、成脂、成纤维三个方面深入分析发现， 43个成脂相关差异表达基因，15个下调，28个上调，初步筛选出FASN、LOC615051、FABP4、ADIPOQ、PLIN1可能是提高新疆褐牛肉中脂肪含量的重要基因。然而，PPARA、ESR1、PPM1L基因对哈萨克牛脂肪代谢调控作用大，从而限制其脂肪沉积能力。表达差异极显著的基因中，COL4A3BP、ATP8A1、ESR1、PLA2G2D1、RGS2、ACOX1等基因功能还未见报道，调控这些基因的表达则有可能影响脂肪代谢；筛选出成肌相关的差异表达基因15个下调，20个上调；筛选出成纤维相关差异表达基因，12个下调，11个上调。其中ACTA2、CALD1、RXRG、MYL9、FMOD基因可能是新疆褐牛肉剪切力低于哈萨克牛的主要基因；MYL3、MYH4、MYH8、MYH3、MYH7、MYH2基因，在育肥后期，这些快肌纤维影响因子促进纤维细胞分化，同时抑制了脂肪细胞的形成。 （3）新疆褐牛与哈萨克牛肉质miRNA比较分析 通过microRNA-Seq，构建了新疆褐牛与哈萨克牛背最长肌miRNA文库，筛选出新疆褐牛与哈萨克牛差异表达miRNA346个，其中115新预测的miRNA。对221个已知miRNA靶基因预测总计392223个。其中，bta-miR-143靶基因最多，达到65536个，据报道bta-miR-143的功能已经明确，其作用于靶基因ERK5参与动物脂肪分化。 （4）mRNA-miRNA的相关性分析 关联分析表明：成脂相关86个miRNA关联到31个差异靶基因；成肌相关90个差异表达miRNA关联到20个差异靶基因；成纤维相关48个差异表达miRNA关联到12个差异靶基因。 （ 5 ）初步认为，新疆褐牛与哈萨克牛成脂相关 miRNA：bta-miR-1343-3p、bta-miR-2466-3p、bta-miR-6517在新疆褐牛中表达下调，其调节FASN、PLIN1、ACSBG1等在内的 20 个基因的表达水平增加；miRNA：bta-miR-1224、bta-miR-152、bta-miR-2419-3p、bta-miR-2331-3p，抑制了其调控ATP11A、PLCB2、PPARA在内11个基因在新疆褐牛中的表达，主要涉及不饱和脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、磷酸戊糖途径等信号通路，而可能表现出新疆褐牛肉中大理石花纹优于哈萨克牛。 成肌相关的miRNA：bta-miR-6517、bta-miR-551b在新疆褐牛中表达下调，其调节ACTA2、ACTG2、CALD1 等 10 个基因在新疆褐牛中表达水平增加；miRNA：bta-miR-129-3p、bta-miR-2366、bta-miR-2474、bta-miR-2885、bta-miR-2888、bta-miR-6532在新疆褐牛肌肉中表达量上调，抑制了其调控基因ACTC1、MYH3、TNNT2、XIRP1在新疆褐牛肌肉中的表达。主要涉及血管平滑肌收缩、PI3K-Akt信号通路、cGMP-PKG信号通路。成纤维相关miRNA：bta-miR-551b、bta-miR-6517、novel_mir138、novel_mir48在新疆褐牛肌肉中表达量下调，其调节ACTA2、DKK3、FGFR2、MYOCD、OSR1、PAWR表达水平增加，miRNA：novel_mir151、novel_mir178、novel_mir100、bta-miR-1224表达上调，抑制COL11A2、FGFR3、ISLR2、MYH3基因在新疆褐牛肉中的表达，同时这些基因参与了Ras信号通路、Rap1信号通路、MAPK信号通路，影响了结缔组织的含量、性质及肌原纤维蛋白的化学结构状态，从而可能成为新疆褐牛肉嫩度强于哈萨克牛的主要原因。 （6）通过本研究发现这些关联到的miRNA以及FASN、PLIN1、ACSBG1等在内的55个基因，其中，miR-1343-3p上调PLIN1基因的表达参与调节脂肪细胞中的脂肪分解信号通路；bta-miR-125a上调CALD1基因的表达参与血管平滑肌收缩信号通路，其可能直接参与控制产肉率、脂肪沉积能力强、肉质鲜嫩优质性状。目前新疆褐牛与哈萨克牛相比肉质性状得到了明显的改善，但并不稳定。牛肉品质评价复杂，之间的界限不容易划清，所筛选出的候选基因可作为牛肉属性差异的品质标识，也可为牛肉的优质优价及深加工提供参考。
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