水牛肌内脂肪沉积关键基因的挖掘

Beef is in short supply consistently in our country. Based on the fact that buffalo is considerable rich in China, asking buffalo for meat become an important measure relieving the stress of supply in beef and reducing the loss of buffalo genetic resources. However, the poor intramuscular fat (IMF) in buffalo as well as the absence of any effective molecular marker for beef breeding make the exploration of key genes hindering the deposition of IMF a key step for revealing mechanism of IMF deposition and meat quality improvement in buffalo. Based on significant difference of IMF% between buffalo and cattle, the project will screen differential expression genes between IMF tissue of buffalo and cattle through high throughput sequencing and bioinformatics analysis; reveal their effect on IMF deposition by over expressing and interfering candidate genes in the primary adipocytes of buffalo. Three to five key genes hindering IMF deposition in buffalo will be identified, which provide a significant information for further study on the mechanism of IMF deposition and meat quality improvement in buffalo.

我国牛肉持续供不应求，向资源丰富的水牛要牛肉是缓解当前国内牛肉供应压力、减少水牛遗传资源流失的一个重要举措。然而，水牛肌内脂肪（intramuscular fat，IMF）沉积能力低下，却又缺乏可用于肉牛IMF沉积改良的有效分子标记。因此，挖掘水牛IMF沉积的关键基因已成为揭示水牛IMF沉积机制、进行水牛肉品质改良的关键。本研究以水牛IMF含量显著低于黄牛为切入点，拟采用高通量测序技术和生物信息学分析方法筛选水牛与黄牛IMF差异表达基因，获得潜在的影响水牛IMF沉积候选基因；以水牛原代脂肪细胞为材料，通过超表达和干扰技术，深入分析候选基因对水牛脂肪沉积效应的影响，以期挖掘出水牛IMF沉积的重要基因3-5个，为进一步揭示水牛IMF沉积机制、促进水牛肉品质改良提供重要理论基础。

我国牛肉持续供不应求，向资源丰富的水牛要肉是缓解当前国内牛肉供应压力、减少水牛遗传资源流失的一个重要举措。然而，水牛肌内脂肪（intramuscular fat，IMF）沉积能力低下，却又缺乏可用于水牛IMF沉积遗传改良的有效分子标记。首先，本项目对水牛脂肪组织和肌肉组织进行RT-qPCR内参基因筛选，发现UXT和TOP2B为水牛脂肪组织RT-qPCR分析的最佳内参基因，RPL6、UXT和TOP2B为水牛脂肪组织和背最长肌组织RT-qPCR分析的最佳内参基因。其次，本项目通过HE染色、免疫组化、RT-qPCR分析等手段分析了水牛不同部位脂肪组织的特性。为了揭示水牛肌肉和脂肪组织中IMF含量低的内在原因，采用RNA测序技术分析了水牛（信阳水牛）和黄牛（南阳牛）肌肉和脂肪组织中mRNA的表达模式；基于生物信息学分析获得水牛脂肪和肌肉组织共表达mRNA有17906个，黄牛脂肪和肌肉组织共表达mRNA有18220个，其中，有1566个mRNA在水牛和黄牛背最长肌中存在差异表达；基因功能注释结果表明，水牛和黄牛肌肉组织中的糖酵解/糖异生途径存在差异；RT-qPCR分析和功能获得性实验分析结果表明，水牛IMF含量与磷酸烯醇丙酮酸羧激酶1（phosphoenolpyruvate carboxykinase 1，PCK1）表达呈正相关。在小鼠C2C12细胞和体外培养的牛骨骼肌细胞中，水牛的PCK1基因启动子活性低于黄牛。然而，在小鼠3T3-L1脂肪细胞和培养的牛脂肪细胞中，水牛PCK1基因启动子的活性高于黄牛。这些结果表明，PCK1基因在水牛IMF沉积中的扮演重要角色，水牛和黄牛之间PCK1基因启动子活性之间的差异可能是导致水牛和黄牛IMF沉积水平差异的重要原因。同时，本项目通过小RNA测序分析，还发现了一批与水牛肌内脂肪沉积相关的候选miRNA。本研究为进一步研究水牛IMF沉积的分子机制、促进水牛肉品质改良提供重要理论基础。