猪PRKAG3基因表达规律及其与肉质关系的研究

论文摘要

PRKAG3基因是编码AMPKγ3亚基的基因，与糖代谢有关，可能是一个影响猪肉pH值、肉色以及系水力的功能基因，为了研究PRKAG3基因表达规律及其表达量与肉质之间的关系，本研究共开展如下四个试验。试验一PRKAG3基因在猪不同组织器官中的表达差异挑选相同体重的雅南猪和DLY猪各5头，在相同日粮和相同环境条件下饲喂，当体重达到80kg左右时屠宰。以β-actin作为内参，用半定量RT-PCR方法测定PRKAG3基因在心脏、肝脏、肾和骨骼肌中表达差异。以探讨PRKAG3基因在两品种猪心脏、肝脏、肾脏和骨骼肌中表达情况，为研究PRKAG3基因对肉质的影响提供理论依据。结果表明：PRKAG3主要在骨骼肌中表达，在心脏中有少量表达，而在肝脏和肾中未见表达。在不同品种猪的骨骼肌中，雅南猪PRKAG3基因的相对表达量高于DLY猪。该结果提示，PRKAG3基因在骨骼肌中具有独特的生理功能。试验二PRKAG3基因在不同品种猪和不同发育阶段骨骼肌中的表达差异及与肉质的关系挑选15kg左右的汉普夏17头和长撒阉公猪16头，共计33头猪。在相同日粮和相同环境条件下饲喂，当体重分别达到20kg和50kg时左右时，两品质猪各屠宰5头，100kg时，汉普夏猪和长撒猪分别屠宰7头和6头。测定各生长阶段的pH值、肌糖原、血糖、血乳酸、活体GP、胴体GP、活体游离葡萄糖、活体乳酸、胴体乳酸、LDH以及PRKAG3基因表达量。在100kg屠宰时，进行现场分割胴体，测胴体品质和肉质性状，以探讨PRKAG3基因在不同品种猪和不同发育时期骨骼肌中的表达差异及其表达量与肉质之间的关系。结果表明：1．汉普夏猪和长撒猪肉质差异显著。汉普夏猪瘦肉率和眼肌面积均极显著高于长撒猪（P＜0.01），滴水损失和失水率显著高于长撒猪（P＜0.05），而背膘厚、熟肉率、b值和CP极显著低于长撒猪（P＜0.01），猪肉DM、剪切力和pH2值显著低于长撤猪（P＜0.05）。汉普夏猪具有较高的肌糖原和GP值，而LDH活性低于长撒猪。2．肌糖原含量与肉质相关，但存在品种效应。汉普夏猪肌糖原含量与瘦肉率、眼肌面积、失水率和L值呈正相关，相关系数分别为0.250、0.327、0.609和0.226；与b值、pH1、pH2呈负相关，相关系数分别为0.356、0.408和0.571。长撒猪肌糖原含量与瘦肉率、眼肌面积、失水率和b值呈显著正相关（P＜0.01），与熟肉率、L值、a值呈正相关（P＞0.05），而与背膘厚和pH1呈负相关（P＞0.05），与滴水损失呈显著负相关（P＜0.05），与pH2呈极显著负相关（P＜0.01）。3．GP与肉质具有相关性。汉普夏猪活体GP与瘦肉率和眼肌面积呈显著正相关，相关系数分别为0.791和0.819；与背膘厚、失水率、熟肉率、pH1和pH2呈负相关，相关系数分别为0.223、0.306、0.466、0.211和0.423。长撒猪活体GP与瘦肉率呈显著正相关（P＜0.05），与背膘厚和熟肉率呈负相关，相关系数分别为0.421和0.480，与pH1和pH2和呈显著负相关（P＜0.05）。胴体GP与肉质相关性更强，特别是与pH2达到显著（汉普夏猪）或极显著（长撒猪）的负相关。4．长撒猪在不同发育时期的PRKAG3基因表达量均高于汉普夏猪，特别是在100kg阶段，长撒猪PRKAG3基因表达量比汉普夏猪PRKAG3基因表达量提高了5.8倍（P＜0.05）。汉普夏猪PRKAG3基因表达量随体重的增加而增加，但各发育阶段其表达量差异不显著。长撒猪PRKAG3基因表达量也是随着体重的增加而增加，但100kg时的表达量显著高于20kg和50kg时的表达量（P＜0.05）。5．PRKAG3基因表达量与肉质的相关性存在品种效应。汉普夏猪PRKAG3基因表达量与瘦肉率、眼肌面积和滴水损失呈正相关，相关系数分别为0.218、0.362和0.486。与熟肉率呈负相关（P＞0.05），与pH2呈显著负相关（P＜0.05）。长撒猪PRKAG3基因表达量与瘦肉率、眼肌面积、滴水损失和失水率呈正相关，相关系数分别为0.300、0.341、0.596和0.311，与pH2呈负相关（P＞0.05）。试验结果表明猪PRKAG3基因表达量具有年龄和品种表达差异：PRKAG3基因表达量与肉质相关，特别是与pH2呈负相关。试验三激活PRKAG3基因表达对骨骼肌中糖代谢的调节作用采用单因子试验设汁，考察猪日粮中添加盐酸二甲双胍（Metformin）对PRKAG3基因表达的激活效果，以及激活PRKAG3基因表达对骨骼肌中糖代谢的调节作用。挑选80kg左右的DLY阉公猪10头，随机分为对照组和激活组。激活组日粮中添加400mg／kg体重的Metformin，对照组日粮除不含Metformin外，其它日粮成分与激活组相同。试验结束后所有猪只全部屠宰。测定生产性能、PRKAG3基因表达量、糖原合成酶和糖原磷酸化酶mRNA丰度、肌细胞膜中GLUT4蛋白质表达量、肌糖原和肌肉乳酸含量、LDH活性等。结果表明：1．日粮中添加400mg／kg体重的Metformin后，激活组AMPK活性比对照组提高了13.92％（P＜0.05），PRKAG3基因mRNA含量比对照组提高了4.39倍（P＜0.05），AMPKγ3蛋白表达量也比对照组提高了35.53％（P＜0.05），这表明建立的活化AMPK和PRKAG3表达量模型具有可靠性和有效性。2．激活组的采食量比对照组下降13.80％（P＜0.05），平均日增重下降13.14％，而料肉比则比对照组提高6.77％。说明激活PRKAG3基因表达量后具有降低采食量和减轻体重的作用。3．激活PRKAG3基因表达量后，血糖含量比对照组降低了5.05％，血乳酸、肌肉乳酸含量分别比对照组提高11.39％和9.50％，肌糖原含量比对照组提高18.37％（P＜0.05）。说明激活PRKAG3基因表达量后具有降低血糖而提高肌糖原含量的作用。4．激活PRKAG3基因表达量后，糖原合成酶基因mRNA丰度比对照组低10.00％（P＞0.05）而糖原磷酸化基因表达量无影响，LDH活性比对照组提高16.33％，接近达到显著水平（P=0.084）。这表明激活AMPK活性和提高PRKAG3基因表达量后，可降低糖原合成酶基因mRNA丰度，提高LDH活性，而对糖原磷酸化酶基因表达影响不大。5．激活PRKAG3基因表达量后，肌细胞膜中GLUT4蛋白表达量和对照组相比，提高了31.81％（P＜0.05），从而促进骨骼肌中葡萄糖的吸收。试验结果证实，Metformin在猪活体中可激活PRKAG3基因表达，一方面提高肌细胞膜GLUT4蛋白表达量，促进骨骼肌中葡萄糖的吸收，另一方面降低糖原合成酶的基因表达量，而影响肌糖原含量。这表明PRKAG3基因对骨骼肌糖代谢具有调节作用，这可能是PRKAG3基因影响肉质的原因。试验四营养水平对PRKAG3表达量及对肉质的影响采用单因子试验设计，挑选70kg左右的DLY猪12头，随机分为两组，分别高、低两种水平的日粮，高营养水平为DE13.81MJ／kg、CP14％，低营养水平为DE12.55 MJ／kg、CP11％。体重达到100kg左右时屠宰，测定胴体性状、肉质性状和PRKAG3基因表达量。以探讨营养水平对PRKAG3基因表达量及其对肉质的影响。结果表明：1．饲粮营养水平影响肉质，高营养水平有提高屠宰率、瘦肉量、瘦肉率、眼肌面积、L值、a值和b值的趋势（P＞0.05）。但滴水损失显著低于低营养水平（P＜0.05）。2．营养水平对PRKAG3基因表达量有一定的影响。低营养水平有促进PRKAG3基因表达量增加的趋势（P＞0.05）。3．DLY猪PRKAG3基因表达量与瘦肉率、眼肌面积、a值、b值和滴水损失呈正相关，但相关性均不显著（P＞0.05）；与pH2呈显著负相关（P＜0.05）。结果表明，营养水平对PRKAG3基因表达量有一定的影响，进而可影响肉质。综合上面四个试验，可得出如下结论：PRKAG3基因表达量主要在猪骨骼肌中表达，且具有年龄和品种表达差异；PRKAG3基因表达量与肉质相关，特别是与pH2呈负相关；Metformin在猪活体中可激活PRKAG3基因表达，PRKAG3基因对骨骼肌中糖代谢具有调节作用，进而影响肌糖原含量：营养水平对PRKAG3基因表达量具有一定的调控作用。因此，根据本试验结果，可初步证明PRKAG3基因是一个影响肉质的功能基因。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 本文专业名词缩写符号
• 第一部分 前言
• 第二部分 文献综述
• 1.肉质性状的形成原理及影响因素
• 1.1 肉质性状的形成原理
• 1.2 几种常见劣质猪肉及其肉质特征
• 1.3 营养因素对肉质性状的影响
• 1.3.1 能量对肉质的影响
• 1.3.2 蛋白质与氨基酸对肉质的影响
• 1.3.3 矿物质对肉质的影响
• 1.3.4 维生素对肉质的影响
• 2.AMPK对机体糖代谢的调节作用
• 2.1 AMPK的结构
• 2.2 AMPK的活性调节
• 2.3 AMPK对机体糖代谢的调节作用
• 2.3.1 促进葡萄糖的吸收
• 2.3.2 对糖原的调节作用
• 2.3.3 调节糖酵解
• 3 PRKAG3基因研究进展
• 3.1 PRKAG3基因的发现与定位
• 3.2 PRKAG3结构与活性调节
• 3.2.1 PRKAG3结构
• 3.2.2 PRKAG3基因活性调节
• 3.3 PRKAG3在骨骼肌中特异性表达
• 3.4 PRKAG3对营养代谢的调节作用
• 3.4.1 对糖代谢的影响
• 3.4.2 对脂肪代谢的影响
• 3.5 PRKAG3基因对肉质的影响
• 3.5.1 PRKAG3基因的R200Q突变（RN-突变位点）对肉质的影响
• 3.5.2 RKAG3基因的T30N、G52S和I199V突变对肉质的影响
• 3.6 影响PRKAG3基因表达的因素
• 第三部分 试验研究
• 试验一 PRKAG3在组织器官中的特异性表达研究
• 1 试验目的
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验设计
• 2.2 试验日粮
• 2.3 试验动物及饲养管理
• 2.4 样品的采集
• 2.5 试剂和器皿的前处理
• 2.6 常规溶液和试剂配制
• 2.7 各组织总RNA的提取
• 2.8 RT-PCR反应
• 2.9 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 组织总RNA样品的完整性与纯度检测
• 3.2 PRKAG3基因在不同组织器官中的表达差异
• 4 讨论
• 试验二 PRKAG3基因在不同品种猪和不同发育阶段骨骼肌中的表达差异及与肉质的关系
• 1 试验目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验设计
• 2.2 试验日粮
• 2.3 猪舍消毒
• 2.4 饲养管理
• 2.5 样品的采集
• 2.5.1 活体取样测GP
• 2.5.2 总RNA取样
• 2.5.3 胴体取样测化学组成、肉质性状
• 2.5.4 血清取样
• 2.5.5 肝脏样品采集
• 2.6 测定指标与方法
• 2.7 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 试验各阶段猪屠宰时的体重情况
• 3.2 两品种猪生长性能、胴体品质、肉质与化学组成差异比较
• 3.3 汉普夏猪和长撒猪血液及肌肉生化指标和pH值比较
• 3.4 肌糖原含量和GP与肉质的相关性分析
• 3.5 两品种猪PRKAG3在不同发育时期骨骼肌中的表达量差异
• 3.6 PGKAG3GP表达量与肉质的相关性分析
• 4 讨论
• 4.1 两品种猪胴体品质、肉质与化学组成差异及可能原因
• 4.2 汉普夏猪和长撒猪血液及肌肉生化指标比较及与肉质的关系
• 4.3 猪肌糖原含量与生长性能、胴体品质及肉质的关系
• 4.4 GP与肉质的相关性分析
• 4.5 两品种猪PRKAG3在不同发育时期骨骼肌中的表达量差异
• 4.6 PGKAG3GP表达量与肉质的相关性分析
• 试验三 激活PRKAG3基因表达对骨骼肌糖代谢的调节作用
• 1 试验目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设讨与试验动物
• 2.3 试验日粮
• 2.4 饲养管理
• 2.5 样品的采集
• 2.6 测定指标与方法
• 2.7 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 活化AMPK和PRKAG3表达量模型的建立
• 3.2 激活模型对猪生产性能的影响
• 3.3 激活模型对血液及肌肉生化指标的影响
• 3.4 激活模型对糖原合成酶、糖原磷酸化酶基因表达及LDH的影响
• 3.5 激活模型对GLUT4蛋白表达的影响
• 3.6 PRKAG3表达量与AMPK活性、肌糖原、肌乳酸等的相关性分析
• 4 讨论
• 4.1 metformin添加量的确定以及激活AMPK及PRKAG3表达模型的建立
• 4.2 metformin激活AMPK及PRKAG3表达的效果与机理
• 4.3 激活模型对猪生产性能的影响
• 4.4 激活模型对血糖、血乳酸、肌乳酸和肌糖原含量的影响
• 4.5 激活模型对糖原合成酶、糖原磷酸化酶基因表达及LDH的影响
• 4.6 激活模型对GLUT4蛋白表达量的影响
• 4.7 PRKAG3基因影响肉质机理初探
• 试验四 营养水平对PRKAG3基因表达量及其对肉质的影响
• 1 试验目的
• 2 材料与方法
• 2.1 试验设计
• 2.2 试验日粮
• 2.3 饲养管理
• 2.4 测定指标与方法
• 2.7 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同营养水平条件下猪肉质的差异
• 3.2 不同营养水平条件下PRKAG3基因表达量的差异
• 3.3 PRKAG3基因表达量与胴体品质和肉质性状间的相关性分析
• 4 讨论
• 4.1 不同营养水平条件下猪肉质的差异
• 4.2 不同营养水平条件下PRKAG3基因表达量的差异
• 4.3 PRKAG3基因表达量与肉质的相关性达量的影响
• 第四部分 论文总体结论
• 1 全文总体结论
• 2 本研究的创新点
• 3 有待于进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读博士学位期间发表及完成的论文