猪肉品质性状性别依赖性调控：多组学揭示烟酰胺(Nicotinamide)代谢作为生产优化的关键靶标

猪肉品质中的性别二态性带来经济挑战，但其潜在分子机制尚不完全清楚。研究人员对约克夏猪(Yorkshire pigs)整合进行了转录组(n=每性别7)、蛋白质组(n=每性别3)及挥发性化合物谱(n=每性别3)的探索性多组学研究，以鉴定候选的性别特异性调控通路。公猪(Boars)生长性能更优(平均日增重ADG +10.6%，P < 0.01)，但肉品质较差，表现为更高的pH24 h和pH48 h、更大剪切力(Shear Force)、更低肉色亮度(L*)及更低肌内脂肪(Intramuscular Fat, IMF)含量。转录组鉴定出679个差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs)，富集于代谢及烟酰胺相关通路(FDR < 0.05)；蛋白质组检测到400个差异表达蛋白(Differentially Expressed Proteins, DEPs)；挥发性物分析发现15种性别差异风味化合物，其中醛类与肉质纹理显著关联(P < 0.05)。多组学整合显示烟酰胺代谢在转录、蛋白及代谢物关联分析中具有跨组学一致性。这些源于中等样本量的探索性发现，将烟酰胺代谢鉴定为与性别特异性肉品质性状关联的候选分子通路。研究人员据此提出工作假说：性别依赖性的烟酰胺代谢差异可能通过影响糖酵解通量(Glycolytic Flux)及宰后pH动态参与调控，虽仍需直接代谢物测定及大样本验证研究。本研究为未来机制验证提供了候选分子靶标，可为旨在改善未去势公猪肉质的育种与营养研究提供参考。

论文解读：

【研究背景与目的】

现代猪肉生产中，猪只生长性能与肉品质存在明显的性别二态性(Sexual Dimorphism)。未去势公猪(Intact Male Pigs/Boars)较母猪(Gilts)具有10%–20%更优的饲料转化效率与瘦肉率，但因宰后酸化不足导致终pH偏高、肉色偏暗(Darker Meat/L^*较低)、剪切力大(Tougher Texture)、肌内脂肪(Intramuscular Fat, IMF)低等缺陷，降低消费者接受度。随着动物福利法规趋严及麻醉下去势禁令推行，未去势公猪养殖成为趋势，改善其肉品质成行业迫切需求。既往研究多为单组学且样本有限，缺乏从基因→蛋白→代谢物(风味物质)的系统级整合解析。为此，研究人员以全球广泛使用的约克夏猪(Yorkshire Pigs)为模型，整合转录组(Transcriptomics)、蛋白质组(Proteomics)及风味组(Flavoromics/Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS)，探究性别差异调控肉品质的分子通路，提出烟酰胺(Nicotinamide)代谢可能是关键候选靶标。本文发表于《Journal of Agriculture and Food Research》。

【主要关键技术方法】

研究人员选用同一遗传背景、相同饲养条件下的175日龄未去势约克夏公猪(Boars, YB)与母猪(Gilts, YG)各7头用于表型与转录组，其中各取3头进行蛋白质组与风味组(顶空固相微萃取结合全二维气相色谱-飞行时间质谱 GC×GC-TOFMS)及电子鼻(E-nose)检测。转录组采用Illumina Novaseq 6000测序，经Fastp质控、HISAT2比对猪参考基因组Sscrofa11.1，Kallisto定量TPM，DESeq2筛选padj<0.05且|log₂FC|>1的差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs)；蛋白质组经液质联用LC-MS/MS检测，搜库UniProtKB，limma筛选FC>1.2或<0.83且P<0.05的差异表达蛋白(Differentially Expressed Proteins, DEPs)；风味化合物经OPLS-DA及VIP值筛选；多组学交集通过KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)、GO(Gene Ontology)富集分析及Cytoscape网络构建，并与肉品质表型(pH、剪切力、L^*、IMF等)做Pearson相关性分析。

【研究结果】

3.1 Growth performance and carcass characteristics(生长性能与胴体性状)

公猪在70–140日龄平均日增重(Average Daily Gain, ADG)显著高于母猪(P<0.0001)，175日龄屠宰重、胴体重、瘦肉率更高，而净肉率(Dressing Percentage)、脂肪率、背膘厚更低，眼肌面积无显著差异。表明公猪具生产优势但沉积脂肪少。

3.2 Meat quality(肉品质)

公猪肉pH_{24 h}(5.73 vs 5.60)与pH_{48 h}(5.79 vs 5.60)显著高于母猪(P<0.05)，表明宰后糖酵解产酸减弱；45 min与24 h肉色亮度L^*显著低于母猪(P<0.05)，肉色偏暗；剪切力显著高于母猪(89.19 N vs 62.75 N, P=0.0115)，嫩度差；IMF显著低于母猪(2.18% vs 3.32%, P=0.0188)。滴水损失、蒸煮损失等保水性指标无性别差异。

3.3 Transcriptomic Profiling Reveals Sex-Specific Metabolic Reprogramming in Muscle Tissue(肌肉组织性别特异性代谢重编程的转录组分析)

背最长肌(Longissimus Thoracis, LDM)转录组鉴定679个DEGs，KEGG富集于蛋白消化吸收、AMPK信号通路、PPAR信号通路等；GO富集于细胞外基质、胶原三聚体、脂肪细胞分化正调控。GSEA显示糖酵解/糖异生(Glycolysis/Gluconeogenesis)通路显著受抑(NES=-1.756, P=0.002)，热图中LDHA、ENO1、ALDH2等基因呈性别差异表达趋势。通路互作网络提示代谢通路为核心枢纽。

3.4 Proteome analysis of the LDM in YB and YG(公猪与母猪背最长肌蛋白质组分析)

蛋白质组鉴定5172个蛋白，筛选400个DEPs(公猪中120个上调、280个下调)。KEGG显示下调DEPs富集于糖酵解/糖异生、碳代谢及烟酸与烟酰胺代谢(Nicotinate and Nicotinamide Metabolism)通路。PPI网络识别ENO1、GAPDH、PKM等为关键节点。转录-蛋白联合比对发现糖酵解与烟酰胺代谢通路存在协同差异表达。

3.5 Flavoromics and e-nose analysis of the LDM in YB and YG(背最长肌风味组与电子鼻分析)

GC×GC-TOFMS检出千余种挥发性物，OPLS-DA可区分两性风味谱。筛选15种差异风味物(VIP>1, P<0.05)，母猪中丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等酯类更丰富；公猪中2-庚酮、1-庚醇等潜在异味物偏高。电子鼻OPLS-DA模型(Q²=0.82)证实两性香气指纹差异，公猪整体传感器响应偏低。醛类等与肉质纹理显著相关。

3.6 Integrated Transcriptomic and Proteomic Analysis Reveals Candidate Pathway-Level Convergence(转录与蛋白组整合揭示候选通路水平汇聚)

4478个蛋白匹配对应转录本，其中12对基因/蛋白协同差异表达。共同下调子集富集于代谢通路、糖酵解/糖异生、烟酸与烟酰胺代谢等。与差异代谢物关联分析亦富集于糖酵解及氨基酸代谢。关键糖酵解限速酶——磷酸果糖激酶(PFKM)、醛缩酶(ALDOA)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、丙酮酸激酶(PKM)蛋白丰度公猪显著低于母猪。多组学关联网络支持代谢与烟酰胺通路跨层级一致性。

3.7 Multi-omics integration reveals candidate pathway convergence(多组学整合揭示候选通路汇聚)

表型关联网络显示LRRC14B、GALNT2与宰后终极pH强相关(r>0.8)；ATG2B与MYH2分别与IMF及嫩度呈反向关联模式；特定酯与醛类和IMF、pH性状相关。因蛋白组与风味组n=3，结果为探索性假设生成。

3.8 Integrated Analysis of Phenotype, Transcriptome, and Proteome Reveals Sex Dimorphism in Key Meat Quality Traits(表型-转录-蛋白整合揭示关键肉品质性状性别二态性)

IMF与L^*_{24 h}在表型层母猪显著高于公猪(P<0.01)；对应候选基因转录水平无显著差异，但关联蛋白(如脂生成相关及结构蛋白)在蛋白水平呈显著性别差异(P<0.01)，与表型趋势一致，提示蛋白丰度变化可能是性别二态性的重要介导层。

【讨论与结论总结】

讨论指出，本研究首次在单一群体中整合转录组、蛋白质组及挥发性风味物谱解析猪性别二态性肉品质的分子基础，发现公猪肌肉中烟酰胺代谢通路协同下调可能导致NAD⁺供给受限，进而影响GAPDH等糖酵解关键酶活性，削弱宰后糖酵解致终pH偏高、肉色暗、嫩度差及IMF低，风味谱改变也与脂质前体不足及氧化还原扰动相关。局限性包括蛋白/风味组n=3仅适于检测大效应量差异、未同步发情状态、未直接测NAD⁺/NADH及酶活性、纯种约克夏结果推广至商品杂交猪需谨慎。研究提出烟酰胺代谢为候选调控枢纽的工作假说，需后续大样本与功能实验验证。

结论翻译：本整合多组学研究对猪肉品质性状性别二态性进行了探索性分子表征，在转录组、蛋白质组及挥发性化合物分析中鉴定出公猪与母猪间通路水平差异，其中糖酵解/糖异生及烟酸/烟酰胺代谢(Nicotinate/Nicotinamide Metabolism)获最一致的跨组学支持，成为与性别相关肉品质变异关联的候选通路。方法学上本研究支持电子鼻技术与多组学整合用于解析复杂品质性状。构建的分子-表型关联网络揭示公猪通过较少枢纽分子集中调控、母猪呈分布式调控模式的性别特异性调控架构。当前数据支持关联性及通路水平汇聚而非直接机制确认，因此烟酰胺代谢的拟议作用应视为候选生物学解释，需通过直接代谢物测定、酶活检测及更广泛群体研究进一步验证。