白羽肉雞是我國主要的畜禽品種之一，也是動物源食品生產(chǎn)的重要支撐。經(jīng)過長期高強度的遺傳選育，其生長速度和生產(chǎn)性能已顯著提升。然而，過快的生長速率使機體代謝系統(tǒng)長期處于高負(fù)荷狀態(tài)，易導(dǎo)致代謝功能不足或紊亂。機體發(fā)育速度與代謝能力之間的嚴(yán)重失衡，逐漸成為了白羽肉雞多種健康問題的根源，使雞群對環(huán)境應(yīng)激更加敏感、抗病力下降，最終引起死亡率上升。這一問題不僅制約了我國白羽肉雞產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也影響了國產(chǎn)品種的國際競爭力。而制約這一關(guān)鍵矛盾解決的核心瓶頸在于，機體動態(tài)代謝過程中代謝物變化與抗病力差異之間的關(guān)系尚不明晰，抗病性狀的遺傳基礎(chǔ)仍有待系統(tǒng)深入的解析。

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所雞遺傳育種創(chuàng)新團隊在白羽肉雞抗病性狀遺傳基礎(chǔ)及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析中取得進展。該研究成果以Integrative Omics Defines Metabolic Biomarkers and Genetic Regulatory Mechanisms of Mortality Risk為題在線發(fā)表于Advanced Science上。

本研究以白羽肉雞高、低死亡率分離群體為研究對象，以代謝組學(xué)為切入點，整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)篩選與死亡風(fēng)險相關(guān)的標(biāo)志性代謝物，定位其數(shù)量性狀位點并解析遺傳調(diào)控機制，從而建立從遺傳變異到代謝失衡直至死亡結(jié)局的因果鏈條。研究發(fā)現(xiàn)，高死亡率群體表現(xiàn)出顯著的炎癥水平升高與生長性能抑制，印證了免疫防御與生長發(fā)育之間的生理權(quán)衡。通過mGWAS分析，鑒定出多個代謝物相關(guān)的數(shù)量性狀位點，并發(fā)現(xiàn)其顯著富集于肝臟特異性調(diào)控區(qū)域。進一步的方差分解與模型比較顯示，核心遺傳位點主要構(gòu)成代謝的基礎(chǔ)框架，而死亡風(fēng)險相關(guān)的生理狀態(tài)才是驅(qū)動代謝組重塑的主導(dǎo)力量。這一結(jié)果闡釋了“代謝渠化”的生物學(xué)內(nèi)涵：代謝網(wǎng)絡(luò)不僅能緩沖遺傳變異所帶來的擾動，還可在強烈的生理應(yīng)激下實現(xiàn)穩(wěn)健且定向的適應(yīng)性重構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，研究通過WGCNA與LASSO回歸確定了16種與死亡風(fēng)險密切相關(guān)的標(biāo)志性代謝物（包括丁酸和L-半胱氨酸等）?？缥锓N比較進一步揭示了這些死亡風(fēng)險相關(guān)標(biāo)志性代謝物在雞與人類之間較高的功能保守性，以雞源死亡風(fēng)險相關(guān)代謝物構(gòu)建的死亡風(fēng)險模型在人群中依然表現(xiàn)出良好的預(yù)測性能。與此同時，研究發(fā)現(xiàn)免疫相關(guān)代謝物加入雞模型中可提升判別能力，在人類模型中卻導(dǎo)致效能下降，揭示了免疫-代謝耦合關(guān)系在急性死亡與慢性衰老背景下的物種差異。反向驗證進一步發(fā)現(xiàn)，人類急性器官衰竭相關(guān)的代謝標(biāo)志物在預(yù)測雞死亡風(fēng)險時表現(xiàn)優(yōu)異，說明肉雞的死亡進程在代謝特征上與人類急性病理過程高度相似。最后，通過精細(xì)定位、孟德爾隨機化及功能實驗驗證，明確了丁酸鹽介導(dǎo)的微生物群—宿主互作機制以及L-半胱氨酸在抗氧化防御與細(xì)胞應(yīng)激調(diào)控中的雙重角色。整體而言，本研究不僅揭示了死亡風(fēng)險相關(guān)代謝通路的遺傳基礎(chǔ)與生理調(diào)控機制，還在跨物種層面上闡明了代謝網(wǎng)絡(luò)對生命終末事件的保守性與特異性，為理解不同物種間的代謝穩(wěn)態(tài)失衡與死亡機制提供了新的理論框架。

北京畜牧獸醫(yī)研究所為論文的第一完成單位。北京畜牧獸醫(yī)研究所雞遺傳育種創(chuàng)新團隊博士研究生劉沛昊和助理研究員安炳星為共同第一作者。北京畜牧獸醫(yī)研究所雞遺傳育種創(chuàng)新團隊首席趙桂蘋研究員與丹麥奧胡斯大學(xué)房靈昭博士為該論文的共同通訊作者。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202514464

制版人：十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）

轉(zhuǎn)載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權(quán)歸文章作者所有，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉(zhuǎn)載，作者擁有所有法定權(quán)利，違者必究。