文献解读|Genes（4.141）：转录组分析揭示广西麻鸡生长相关的差异表达基因

生长90天的两个品系麻鸡的体重、心脏、肝脏、肺、脾脏和肾脏的重量见表1。S系麻鸡平均体重显著高于D系，心脏、肝脏和肾脏的重量也显著增加。器官指数是器官重量与总体重的比率。和D系相比，S系麻鸡只有肺和肾脏指数出现显著变化，其余脏器指数基本稳定（图1）。

表1 D系和S系麻鸡的体重和器官重量

图1 两个品系麻鸡的脏器指数

黑色柱子代表S系，白色柱子代表D系

两个品系之间的肌纤维形态相似（图2a，b），胸肌的肌纤维面积和肌纤维密度差异不显著（图2c，d）。但是，S系的肌纤维面积显著增加，而肌纤维数量显著减少（图2e、f）。

图2 肌纤维形态特征分析

本次测序数据的参考基因组比对率大于90%，Q30>92.75%。和D系相比，S系麻鸡下丘脑、垂体、胸肌、腿肌和肝脏的DEGs分别有51个、210个、31个、388个和100个（图3）。

图3 D系和S系麻鸡各组织的DEGs分析

和D系相比，S系下丘脑中共有42个差异上调基因和9个差异下调基因，垂体中有141个差异上调基因和69个差异下调基因（图3b，c）。其中，11个DEGs是下丘脑和垂体共有的，包括DSCAM、PI16和LEPR等。GO分析表明，下丘脑中的DEGs显著富集到TNF激活的受体活性、凋亡信号通路、免疫应答等；垂体中的DEGs则显著富集到胞外空间、蛋白再折叠、受体复合物等（图4a，b）。下丘脑中的TNFRSF18、 TNFRSF8和 TNFRSF1B基因几乎涉及到所有的GO类目中，这3个基因和LEPR基因一起参与下丘脑中最显著富集的细胞因子-细胞因子受体介导的信号通路（图5a，表2）。然而，只有PPAR信号通路在垂体中显著富集，通路中包括HMGCS1、ACSL6和PLTP基因（图5b，表2）。

图4 GO分析

图5 KEGG分析

表2 各组织中DEGs显著富集的KEGG通路

和D系相比，S系腿肌组织中共有193个差异上调基因和195个差异下调基因，但胸肌中只有21个差异上调基因和10个差异下调基因（图3d，e）。和肌肉发育相关的基因，如MYH1D、MSTN、MYH10、MYLPF、MYLK4、MYL1和MYBPC1出现差异表达。有12个DEGs是胸肌和腿肌组织共有的。腿肌中的388个DEGs显著富集的GO类目为质膜小凹组装、脂质储存和JNK级联信号通路正向调节等（图4c）；显著富集的KEGG通路为PPAR信号通路、VEGF信号通路、局部粘着斑和血管平滑肌收缩等（图5c）。其中，PPAR信号通路是DEGs最显著富集的通路，通路中包括GK2、ACOX2、APOA1、ACSL1、FABP3和CD36基因。局部粘着斑和血管平滑肌收缩信号通路中富集的DEGs数量最多（表2）。此外，DEGs也与代谢有关，如药物代谢-细胞色素P450、精氨酸和脯氨酸代谢和脂联素信号通路。由于胸肌中的DEGs数量太少，本研究并没有发现显著富集的GO和KEGG通路。

和D系相比，S系肝脏组织中共有70个差异上调基因和30个差异下调基因（图3f）。这些DEGs主要涉及ECM受体介导的信号通路、局部粘着斑、TGF-β信号通路和NOTCH信号通路等（图5d）。富集到这些通路中的几乎所有基因都在S系中上调（表2）。ECM受体介导的信号通路和局部粘着斑通路中的COL1A1、COL1A2、COL6A1和COL6A3基因显著富集的GO类目为细胞外基质结构组成、细胞对氨基酸刺激应答和细胞粘附（图4d）。

为了与生长性状相关的关键基因，作者利用String数据库进行DEGs的互作分析。其中，下丘脑中的DEGs之间的关联较弱，而未能形成互作网络。垂体中的DEGs互作网络表明，POSTN、HSPA2、HSPA5、DNAJB13、AHSA2和DNAJA1是关键基因（图6a）。

仅MYBPC1、SMPX、MYH1D和AMPD1参与了胸肌DEGs的调控网络，这些基因与代谢途径和肌肉收缩有关（图6b）。在腿肌中，DEGs显示出更复杂的调控网络，其中UBB、CAV3、TLR4、HSP90AB1、H6PD、ACTA1和几个在肌球蛋白中特异表达的基因，如MYH10、MYL1和MYBPC1是关键基因（图6c）。

在肝脏中，关键基因 DSN、ITGA8、THBS1、COL1A1、COL6A3和COL1A2显著富集到ECM受体介导的信号通路、局部粘着斑和TGF-β信号通路中(图6 d，表2)。这表明在快速生长期间，肝脏代谢活动增加。

图6 DEGs的互作网络分析

为验证测序数据的准确性，作者选择了EDA2R、ACSL1、CD36、PITX2、FHL2、FABP3、DNAJB5、DUSP1和 DDX59基因进行RT-qPCR验证，结果和测序数据一致（图7）。

图7 RT-qPCR分析

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