为了给绵羊肌内脂肪(Intramuscular fat,IMF)沉积规律及相关基因表达规律的研究提供基础资料,本文以0~6月龄的雄性湖羊羔羊为试验对象,探讨了湖羊羔羊不同部位肌肉(背最长肌、腰大肌、后腿股二头肌和前腿肱二头肌)肌内脂肪沉积的发育性变化以及脂肪沉积和代谢相关基因表达的发育性变化特点。本研究用索氏抽提法测定肌内脂肪含量;以GAPDH基因为内标,用real time PCR法对影响肌内脂肪含量的部分相关基因的表达进行了相对定量分析;并对基因表达与肌内脂肪含量的相关性进行了分析。研究结果如下:
1.湖羊羔羊不同部位肌肉肌内脂肪沉积的发育性变化
(1)湖羊羔羊不同部位肌肉肌内脂肪含量在0-6月龄间均呈上升趋势,5月龄时极显著高于前面各月龄(P<0.01);在背最长肌中,2月龄时IMF显著高于初生时(P<0.05);腰大肌IMF在3月龄时显著高于初生时(P<0.05);后腿股二头肌IMF在前4个月龄时差异均不显著;在0~6月龄间,背最长肌IMF量均高于腰大肌和股二头肌;表明肌内脂肪沉积在绵羊不同部位肌肉沉积的速度有较明显差异,湖羊肌内脂肪的沉积有较明显的组织特异性。(2)4~5月龄是湖羊羔羊肌肉脂肪沉积最快的时期,5月龄时的肌内脂肪含量在不同肌肉部位都极显著高于前面各月龄(P<0.01),表明4~5月龄时是湖羊羔羊肌内脂肪迅速沉积的一个重要时期。
2.湖羊羔羊肌肉OB基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)在湖羊羔羊背最长肌中,OB基因mRNA表达水平3月龄时极显著高于其余各月龄(P<0.01);在腰大肌中,初生时表达水平最高,显著高于2~3月龄(P<0.05),3月龄时下降到最低,到4月龄后回升;在前腿肌肉中,初生羔羊的OB基因表达量最高,显著高于3、5和6月龄(P<0.05),然后随月龄增加而波动下降,6月龄时降到最低;后腿肌肉中,初生时OB基因表达量较低,随月龄的增加而上升,3月龄时升到最高,极显著高于初生时(P<0.01),显著高于其余各月龄(P<0.05),然后4月龄时回落,并保持这种低水平表达;(2)初生时腰大肌和前腿肌肉OB基因表达水平极显著高于背最长肌和后腿肌肉(P<0.01),3月龄时背最长肌极显著高于腰大肌和前腿肌肉(P<0.01),后腿肌肉显著高于腰大肌和前腿肌肉(P<0.05);表明OB基因mRNA表达水平发育性变化在湖羊羔羊肌肉中表现出较明显的组织特异性;(3)背最长肌中OB基因的表达与IMF在3~6月龄间成负相关(r=-0.405,P=0.119),股二头肌OB基因的表达量与IMF在3~6月龄间成负相关(r=-0.303,P=0.194),表明OB基因在肌肉中的表达对肌内脂肪的沉积起着一定的负作用。
3.湖羊羔羊肌肉OBR基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)OBR基因mRNA在湖羊羔羊不同部位肌肉中的发育变化模式基本相同,即在刚出生时表达量均较低,然后随月龄增加而上升,到3月龄时各部位均升到最高,然后又下降,保持一个相对较低的水平;腰大肌中,2月龄时OBR mRNA的表达水平极显著高于0~1月龄和4~6月龄(P<0.01);背最长肌中OBR表达水平在3月显著高于2和6月龄(P<0.05);OBR基因在肱二头肌中的表达水平在3月龄时极显著大于其余各月龄(P<0.01);在股二头肌中,3月龄时OBR基因表达水平极显著大于0~1和5~6月龄(P<0.01),显著高于4月龄(P<0.05),6月龄水平显著低于2月龄(P<0.05);
(2)2月龄时股二头肌OBR基因mRNA表达量极显著高于背最长肌(P<0.01),3月龄时肱二头肌和股二头肌均高于腰大肌和背最长肌(P<0.05),4月龄时股二头肌极显著高于腰大肌(P<0.01),表明OBR基因在湖羊羔羊肌肉中的表达呈现出组织特异性和时序性发育变化模式;(3)股二头肌中OBR基因的表达量与IMF在本研究中的各月龄均呈明显的负相关(r=-0.433,P=0.012);在背最长肌(r=-0.128,P=0.209)和腰大肌中(r=-0.254,P=0.168)也发现成负相关,表明OBR基因在湖羊肌肉中的表达对肌内脂肪的沉积也起一定的负作用。
4.湖羊羔羊下丘脑OBR基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)湖羊羔羊下丘脑OBR基因在0~6月龄间保持稳定表达水平;(2)湖羊下丘脑OBR基因表达水平与各部位肌肉肌内脂肪含量无明显相关性。
5.湖羊羔羊肌肉FAS基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)湖羊羔羊背最长肌中FAS基因mRNA表达在初生时较低,然后波动上升,到5月龄时升到最高(P<0.01);在腰大肌中,FAS基因mRNA水平变化呈现出先高后低的趋势,2月龄时最高,极显著高于4~6月龄(P<0.01),4月龄时最低,极显著低于0~2月龄(P<0.01);前腿肌肉中,FAS基因mRNA水平随月龄的增加先上升后下降,到3月龄时升到最高,极显著高于其余各月龄(P<0.01),然后下降保持相对较低水平的表达;后腿肌肉中FAS基因表达量初生时较低,波动上升,到3月龄时最高,然后4月龄时下降到最低,极显著低于3和6月龄(P<0.01),5~6月龄缓慢回升;
(2)除4月龄时,腰大肌FAS基因mRNA水平均极显著高于其余各部位肌肉(P<0.01);2月龄和5~6月龄时背最长肌FAS表达也极显著高于其余各部位(P<0.01);3月龄时前腿肌肉FAS mRNA水平极显著高于其它部位肌肉(P<0.01)。表明FAS基因表达在湖羊羔羊肌肉中的发育性变化有明显的组织特异性;(3)背最长肌FAS基因表达量与IMF在0~6月龄呈极显著正相关(r=0.606,P=0.005),腰大肌中FAS基因表达量与IMF在4~6月龄呈正相关关系(r=0.360 P=0.187),股二头肌中FAS基因表达量与IMF在4~6月龄呈正相关关系(r=0.471,P=0.076),表明FAS基因在湖羊肌肉中的表达对肌内脂肪的沉积可能起着正向调控的作用。
6.湖羊羔羊肌肉HSL基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)HSL基因在湖羊羔羊肌肉中的发育性变化表现为:背最长肌中初生时最低,然后随月龄的增加上升,3月龄时出现峰值,显著高于0~1月龄(P<0.05),然后又下降,6月龄时升到最高,极显著高于以前各月龄(P<0.01);腰大肌中表现为“下降-上升-下降-上升”的模式,3月龄时最高,极显著高于1和4月龄(P<0.01);前腿肌肉中先下降,后上升,再下降保持稳定,2月龄时最低,极显著低于刚出生时(P<0.01);后腿肌肉表现为先上升,后下降,又上升的模式,3月龄时最高,显著高于0~1月龄(P<0.05),4月龄时最低,极显著低于3月龄(P<0.01);(2)在0~6月龄,腰大肌中HSL基因mRNA表达量均极显著高于其它部位(P<0.01),0月龄时背最长肌极显著低于其它部位.(P<0.01),4月龄时股二头肌极显著低于其余部位(P<0.01),6月龄时背最长肌极显著高于前腿和后腿肌肉(P<0.01);表明HSL基因表达在湖羊羔羊肌肉中的发育性变化有明显的组织特异性,其中在腰大肌中的表达量显著高于其余各肌肉部位;(3)对湖羊羔羊不同部位肌肉中HSL基因的表达量和IMF的相关性分析表明:各部位肌肉中两者均呈正相关关系,其中背最长肌在0~6月龄呈极显著相关(r=0.630,P=0.0003),腰大肌和股二头肌中4~6月龄两者的相关系数分别为0.589(P=0.020)和0.280(P=0.121),表明HSL基因在湖羊肌肉中的表达对肌内脂肪沉积的调控可能不是在mRNA水平,可能在蛋白水平上。
7.湖羊羔羊肌肉LPL基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)LPL基因在湖羊羔羊不同肌肉部位表现出较明显的差异:在背最长肌中LPL基因的表达随月龄的增加而上升,到5月龄时升到最高,显著高于1~4月龄(P<0.05),极显著高于0月龄(P<0.01);在腰大肌中LPL水平初生时较高,到1月龄时上升,到3月龄间稳定,4月龄时下降到最低,5~6月龄回升到1~3月龄时的水平,各月龄间差异不显著;前腿肌肉中,0~2月龄保持稳定,3月龄时升到最高,4月时下降,5月龄时上升,到6月又下降,其中3和5月龄时的表达量极显著高于其余各月龄(P<0.01);后腿肌肉中,LPL基因初生时较高,然后下降,到3月龄时升到最高,4月龄时下降,5~6月龄又回升,各月龄间差异不显著;(2)在刚出生时,股二头肌中LPL mRNA水平极显著高于其余部位肌肉(P<0.01),1~2月龄时腰大肌和股二头基因表达量均高于另外两个研究部位(P<0.05),3月龄时股二头肌极显著高于背最长肌(P<0.01),4月龄时背最长肌和股二头肌均显著高于另外两个部位(P<0.05),6月龄时肱二头肌极显著低于其余三个部位(P<0.01);(3)湖羊羔羊背最长肌中LPL基因的表达量与IMF在0~6月龄呈极显著正相关(r=0.503,P=0.005),在股二头肌肌肉中,LPL基因mRNA水平与IMF呈正相关(r=0.294,P=0.102),表明LPL基因在湖羊肌肉中的表达对肌内脂肪的沉积有一定的积极作用。
8.湖羊肌肉UCP3基因表达的发育性变化及其对IMF的影响
(1)湖羊羔羊不同部位肌肉中UCP3基因表达的发育性变化表现为:在背最长肌中,初生时较高,到1月龄时升到最高,然后随月龄增加下降,6月龄时降到最低,各月龄间差异不显著;腰大肌中表现为先上升后下降的模式,3月龄时出现峰值,各月龄间差异不显著;前腿肌肉中初生时较高,1月龄有所下降,2月龄升到最高值,3月龄下降到最低,4月龄回升后又逐渐下降,各月龄间差异不显著;后腿肌肉在各月龄间保持较稳定的水平,没有较大差异;(2)在3月龄时腰大肌中UCP3基因表达水平显著高于其余三个肌肉部位;表明UCP3基因在湖羊不同部位肌肉中的发育性变化有差异,但差异不明显。(3)湖羊羔羊背最长肌中UCP3基因的表达量与背最长肌IMF在0~6月龄呈负相关(r=-0.211,P=0.262);在股二头肌肌肉中,UCP3基因mRNA水平与股二头肌中IMF在2~6月龄间呈负相关(r=-0.209,P=0.328);在腰大肌中,UCP3基因的表达量与IMF在3~6月龄成负相关(r=-0.286,P=0.266),表明UCP3基因在湖羊肌肉中的表达对肌内脂肪的沉积可能起着负向调控的作用。