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肌内脂肪含量和骨骼肌生长速率是影响牛肉品质和产量的关键因素。深入了解肌内脂肪沉积和骨骼肌生长的机理对解决我国牛肉品质不佳和产量不足等问题具有重要的意义。关于肌内脂肪发育机理的研究已较为完备,但目前用来估算动物肌内脂肪含量的技术存在成本高或精度差等不足之处。反当动物的肌内脂肪细胞数量在断奶前后就已固定下来。但由于肌内脂肪的发育受多种因素影响,导致不同肉牛品种之间或相同品种肉牛的不同个体之间的肌内脂肪含量差别很大。精确预测动物的肌内脂肪含量是高效率生产高品质牛肉的关键。除了占主体的肌纤维,骨骼肌还含有多种其他细胞和组织,因此骨骼肌的生长发育是一个复杂的生物学过程,深入了解骨骼肌各细胞成分的干细胞来源是调控其生长发育的关键。本论文利用生物信息学工具,以多品种肉牛骨骼肌的表达谱和生产性状为研究对象,筛选出一组与肌内脂肪含量相关性很强的基因集,以此为基础,建立了低成本和精确的肌内脂肪含量估算方法和预测模型。另外,本论文探讨了影响骨骼肌生长速率和主要细胞群体的标记基因。通过以上研究可以为解决我国牛肉产量和品质低等问题提供理论依据。具体研究内容和结果如下:1利用表达谱筛选与肉牛肌内脂肪含量相关的基因本试验利用牛和羊背最长肌(Loggisimus muscle,LM)的表达谱和肌内脂肪百分比(intramuscular fat percentage,IMF%)为研究对象,从统计学和生物学上筛选与反刍动物脂肪沉积相关的基因,可用以估算肌内脂肪含量沉积的速率。以上述基因为基础,利用两组肌内脂肪含量存在差异的肉牛建立廉价精确的肌内脂肪含量估算方法。结果表明,CIDEA、THRSA、ACSM1、DGAT2和FABP4在牛和羊中与肌内脂肪含量的相关性最强,这5个基因的组合被命名为"IMF 5 gene set"。利用IMF 5 gene set估算单个农场中牛的肌内脂肪含量或比较两个农场中牛肌内脂肪含量的水平,比传统方法(如超声波探测法和近红外法)所需的试验动物更少且精度更高。这主要是由于在较短时间内,与肌内脂肪含量相比较,基因表达水平对环境、营养或生长促进剂等影响肌内脂肪沉积的因素反应更迅速和灵敏。2建立以qPCR为基础的肉牛肌内脂肪含量预测模型本试验依据胴体重(hot slaughter carcass weight,HSCW)与肌内脂肪沉积的指数生长经验理论,以品种、年龄和肌内脂肪含量水平不同的牛为研究对象,建立以qPCR为基础的肉牛肌内脂肪含量预测模型。结果表明:IMF5 gene set中单个基因的表达水平与肌内脂肪含量的相关性不强。5个基因的表达量进行拟合后与肌内脂肪含量的相关性并未获得明显提升。但在逐步排除两组表现异常的动物的干扰后,IMF 5 gene set与肌内脂肪含量的相关性得以大幅提高(从0.2到0.8)。基于胴体重、肌内脂肪含量和IMF 5 gene set表达水平的综合分析显示,上述两组表现异常的动物短期内肌内脂肪含量水平将分别保持恒定或短期内大幅提升,而其余动物的肌内脂肪含量将会沿着指数生长曲线以正常速率沉积。3分析表达谱寻找与肉牛骨骼肌生长相关的基因和细胞群体本试验以三个品种的肉牛,即Brahman,Piedmontese × Hereford(P×H)和Wagyu× Hereford(W×H)LM的表达谱和平均日增重(Average Daily Gain,ADG)为研究对象,筛选与肌肉生长速率相关的基因和细胞群体。结果显示:与平均日增重最相关的基因参与了细胞周期和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的重组等过程。以这些基因为基础,可分别确定两个基因集,即" cell cycle 5 gene set"和"ECM 5 gene set"。我们从P×H和W×H肉牛发育过程的表达谱中筛选出5,596与"ECM 5 gene set"表达模式类似的基因进行聚类分析,并对聚类分析结果和肌肉中细胞群体的细胞标记进行综合比较和分析。结果表明,肉牛骨骼肌生长过程中与细胞周期相关的基因是由产生细胞外基质的细胞群体所表达。细胞外基质有关基因在发育过程中的变化与肉牛肌内脂肪的发育关系密切。另外,上述分析结果表明肉牛骨骼肌中的脂肪细胞和成纤维细胞的祖先干细胞来源有可能相同。