家禽營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展

曾文惠 曾慶節(jié) 殷 超 黃建珍

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌330045)

隨著現(xiàn)代家禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式不斷朝規(guī)模化、集約化方向發(fā)展。新的生產(chǎn)形勢(shì)下，切實(shí)提高家禽養(yǎng)殖的健康標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)家禽對(duì)外界環(huán)境的抗逆能力，從根源上預(yù)防疾病的發(fā)生，提高家禽存活率，改善其生產(chǎn)性能，并降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，已成為家禽養(yǎng)殖業(yè)的重要課題之一。

近年來(lái)，一些常量、微量營(yíng)養(yǎng)素及天然生物活性化學(xué)物等對(duì)家禽生長(zhǎng)發(fā)育及健康的影響已在多項(xiàng)研究中得到證實(shí)。營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)作為營(yíng)養(yǎng)學(xué)與表觀遺傳學(xué)交叉形成的一門新興學(xué)科，可應(yīng)用現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù)來(lái)研究營(yíng)養(yǎng)素對(duì)染色體修飾的影響，并從分子水平解釋早期營(yíng)養(yǎng)及其他環(huán)境因素的變化對(duì)后期健康的影響機(jī)制[1]。某些營(yíng)養(yǎng)素主要通過(guò)DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA調(diào)控等多種表觀遺傳調(diào)控機(jī)制來(lái)調(diào)控基因的表達(dá)，影響轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致家禽表型改變。目前，國(guó)際上有關(guān)營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)的研究非?；钴S，鑒于表觀遺傳的可逆性，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)等途徑改變表觀遺傳方式，進(jìn)而可對(duì)改善家禽生產(chǎn)性能及各種疾病的防治提供重要手段。下面本文將對(duì)一些營(yíng)養(yǎng)素影響家禽表觀遺傳修飾及其可能機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 表觀遺傳對(duì)家禽表型的影響

表觀遺傳是一種在不改變DNA序列的情況下，通過(guò)對(duì)DNA進(jìn)行修飾來(lái)影響基因表達(dá)的可遺傳改變。其機(jī)制主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA調(diào)控，這3種機(jī)制相互獨(dú)立又相互作用，在胚胎期及出生后的整個(gè)生命周期中共同調(diào)節(jié)著基因的表達(dá)，影響表型變化[2]。目前，表觀遺傳調(diào)控與營(yíng)養(yǎng)表型間的關(guān)聯(lián)也已經(jīng)在動(dòng)物的個(gè)體基因和全基因組營(yíng)養(yǎng)表觀基因組研究中得到證實(shí)[3-4]。眾多研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化在動(dòng)物脂肪組織發(fā)育中發(fā)揮重要作用，并調(diào)控著脂肪生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)[5]。Sun等[6]研究表明，低脂肉雞腹脂中的氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化水平顯著高于高脂肉雞，且PPARγ基因的表達(dá)與其啟動(dòng)子區(qū)甲基化呈負(fù)相關(guān)。宋鶴等[7]體外利用甲基化酶抑制劑對(duì)雞原代前脂肪細(xì)胞進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)PPARγ基因的表達(dá)也隨之上調(diào)。此外，孫長(zhǎng)花[8]研究了表觀遺傳修飾在性別決定過(guò)程中的作用，結(jié)果表明，DNA甲基化抑制劑和組蛋白去乙?；揎椕敢种苿┨幚砗蟮碾u胚卵巢和睪丸中雄性基因Y染色體性別決定區(qū)-盒轉(zhuǎn)錄因子9(Sox9)、抗穆氏管荷爾蒙(Amh)顯著上調(diào)，而雌性基因叉頭盒蛋白L2(FoxL2)、Wnt4顯著下調(diào)，表明DNA甲基化和組蛋白乙?；纱龠M(jìn)雞雄性性別決定過(guò)程。薛倩等[9]在狼山雞高、低近交組間檢測(cè)到了大量差異甲基化區(qū)域，并發(fā)現(xiàn)大量差異甲基化基因與繁殖性狀相關(guān)，推測(cè)這些基因CpG島區(qū)DNA甲基化可能在狼山雞繁殖性能近交衰退調(diào)控中發(fā)揮重要作用。張少偉[10]通過(guò)對(duì)高產(chǎn)和低產(chǎn)雷州黑鴨卵巢組織基因組進(jìn)行DNA甲基化分析，篩選到了與腦神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的差異性表達(dá)基因富含亮氨酸重復(fù)跨膜神經(jīng)元蛋白3(LRRTM3)，且該基因的甲基化與其表達(dá)量具有一定的相關(guān)性，推測(cè)DNA甲基化通過(guò)調(diào)控LRRTM3基因表達(dá)，進(jìn)而影響下丘腦釋放促性腺激素釋放激素分泌，導(dǎo)致蛋鴨的生殖軸功能受到抑制，最終引起產(chǎn)蛋量下降。Li等[11]在胚胎期骨骼肌組織中鑒定出高表達(dá)的miR-223，體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其可以靶向抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子-2(IGF-2)基因的表達(dá)，進(jìn)而影響生長(zhǎng)軸通路下游基因，調(diào)控肌肉細(xì)胞的增殖，從而影響家禽骨骼肌的生長(zhǎng)發(fā)育。

綜上所述，通過(guò)對(duì)表觀遺傳修飾差異性變化分析，有利于進(jìn)一步探討其影響家禽性狀變化的調(diào)節(jié)機(jī)制，同時(shí)挖掘出新的影響表觀遺傳修飾水平的效應(yīng)物質(zhì)，或許可作為改善家禽生產(chǎn)性能及預(yù)防疾病發(fā)生發(fā)展的重要手段應(yīng)用于未來(lái)的家禽生產(chǎn)中。

2 家禽營(yíng)養(yǎng)與表觀遺傳

當(dāng)前表觀遺傳的研究在營(yíng)養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視。營(yíng)養(yǎng)是動(dòng)物通過(guò)從食物中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行消化吸收和利用從而維持機(jī)體的正常功能、組織器官的生長(zhǎng)發(fā)育及細(xì)胞的新陳代謝的過(guò)程。大量動(dòng)物試驗(yàn)表明，營(yíng)養(yǎng)和非營(yíng)養(yǎng)性添加劑影響著動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和表型的變化，適當(dāng)合理的補(bǔ)給可促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，改善其生產(chǎn)性能；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)過(guò)?；虿蛔銊t會(huì)導(dǎo)致機(jī)體異常的生理變化，并誘導(dǎo)疾病的發(fā)生和發(fā)展[12-15]。關(guān)于溝通營(yíng)養(yǎng)與表型的橋梁，基于經(jīng)典生理學(xué)和生物化學(xué)的合理假設(shè)認(rèn)為，表觀遺傳調(diào)控是飲食改變動(dòng)物表型的一個(gè)潛在因素[16]。Wolff等[17]給小鼠母鼠飼糧補(bǔ)充甜菜堿、膽堿和葉酸，可以改變后代的毛色；這一表型變化后證明與小鼠Avy啟動(dòng)子的DNA甲基化水平相關(guān)[18]。Kucharski等[19]通過(guò)給予基因相同的蜜蜂幼蟲(chóng)差異性蜂王漿，從而產(chǎn)生了有生育能力的蜂王和不育的工蜂。Liu等[20]研究表明，金星黃雞相較其他品種的雞對(duì)脂肪肝更易感，且高脂飼糧誘導(dǎo)的雞脂肪肝具有父系遺傳的現(xiàn)象。飼喂高脂飼糧而導(dǎo)致肥胖和葡萄糖耐受不良的公鼠與正常母鼠交配后，子代母鼠同樣表現(xiàn)出胰島素分泌異常和葡萄糖不耐受[21]。這些研究都證實(shí)，一些營(yíng)養(yǎng)素可通過(guò)誘導(dǎo)表觀遺傳效應(yīng)來(lái)改變動(dòng)物表型。

營(yíng)養(yǎng)因素與家禽表觀基因組的顯著變化之間存在密切聯(lián)系。目前，營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域主要聚焦于對(duì)微量營(yíng)養(yǎng)素(如維生素、礦物質(zhì))與天然生物活性化學(xué)物(如白藜蘆醇、丁酸、蘿卜硫素和大蒜二丙烯硫醚等)作用機(jī)制的研究。不同營(yíng)養(yǎng)成分影響表觀遺傳修飾的具體機(jī)制有所不同。其中，一碳單位代謝是影響表觀遺傳學(xué)研究最深入的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程為DNA、RNA和組蛋白甲基化提供甲基是至關(guān)重要的。目前，營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)的主要關(guān)注點(diǎn)是葉酸循環(huán)、蛋氨酸循環(huán)和組蛋白甲基化所需的特定前體、底物和酶。Jiménez-Chillarón等[22]總結(jié)了以下幾點(diǎn)可能影響表觀修飾的因素：1)通過(guò)直接提供適當(dāng)?shù)腄NA甲基化所需的底物；2)通過(guò)提供調(diào)節(jié)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的酶活性的輔助因子，從而催化甲基基團(tuán)摻入DNA；3)通過(guò)改變調(diào)節(jié)蛋氨酸循環(huán)(也稱為單碳循環(huán))的酶的活性，從而反過(guò)來(lái)影響甲基供體的生物利用度。目前營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)在家禽生產(chǎn)中的有效利用尚處于起步階段，下面將對(duì)家禽營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制進(jìn)展進(jìn)行介紹，以期為未來(lái)的研究方向提供理論依據(jù)。

3 家禽營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳調(diào)控機(jī)制

當(dāng)前表觀遺傳的研究在營(yíng)養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視，一些營(yíng)養(yǎng)素和功能性飼料添加劑可通過(guò)抑制或者激活催化DNA甲基化的酶，或者通過(guò)組蛋白修飾作用及非編碼RNA的調(diào)控，改變表觀遺傳，從而改變基因表達(dá)，甚至影響后代。

3.1 家禽營(yíng)養(yǎng)與DNA甲基化

DNA甲基化是目前為止研究最深入的一種修飾，也是相對(duì)保守的表觀遺傳修飾機(jī)制。基因組上60%～80%的CpG都是被甲基化的，其中基因間區(qū)域的CpG二核苷酸是最主要的甲基化位點(diǎn)。DNA的甲基化參與轉(zhuǎn)錄抑制，與基因組穩(wěn)定性的維持密切相關(guān)。DNA的甲基化區(qū)域通過(guò)與甲基CpG結(jié)合區(qū)(methyl-CpG-binding domain，MBD)蛋白結(jié)合，可抑制該段基因的表達(dá)[23]。甲基化的缺失使染色質(zhì)維持在一個(gè)開(kāi)放的狀態(tài)，在此染色質(zhì)區(qū)域的基因得以轉(zhuǎn)錄。低甲基化可能發(fā)生在重復(fù)序列或轉(zhuǎn)座子中，通常導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和DNA斷裂；同時(shí)還可能會(huì)導(dǎo)致印跡控制的喪失或使原本沉默的啟動(dòng)子去甲基化[24-27]。相反，基因啟動(dòng)子周圍DNA的超甲基化通常會(huì)導(dǎo)致基因沉默。這種DNA甲基化水平的不同影響著生物體的表型，且這種影響可通過(guò)細(xì)胞分裂遺傳給后代[28]。

3.1.1 甜菜堿、葉酸等甲基供體對(duì)DNA甲基化的影響

如前文所述，DNA甲基化主要發(fā)生在CpG二核苷酸胞嘧啶的5＇端，主要受到相關(guān)酶DNMT的調(diào)控。DNMT作用的發(fā)揮需要甲基供體S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的存在[29]，DNMT將從SAM獲取的甲基基團(tuán)轉(zhuǎn)移至特定的甲基化位點(diǎn)從而影響DNA的甲基化進(jìn)程。甲基供體的可用性降低會(huì)導(dǎo)致SAM合成降低，從而引起DNA甲基化改變(高甲基化或低甲基化取決于組織類型和發(fā)育階段)，而甲基供體的可用性增加通常與DNA高甲基化有關(guān)[30-31]。SAM的組成成分可從飲食中(如蛋氨酸、維生素B2、維生素B6、維生素B12和葉酸)攝取，缺乏這些成分會(huì)促使一碳單位代謝發(fā)生變化，從而削弱DNA甲基化。葉酸、膽堿和甜菜堿都屬于一碳基團(tuán)，可直接或間接地提供甲基將同型半胱氨酸轉(zhuǎn)化為蛋氨酸[32-33]；而來(lái)自蛋氨酸的甲基用于形成SAM，從而參與DNA的甲基化。近年來(lái)，在禽類(鴿子、火雞和肉用種雞等)的多項(xiàng)研究也表明，甜菜堿可通過(guò)一碳代謝和DNA甲基化從而影響子代體內(nèi)(包括肝臟、下丘腦等組織)的膽固醇代謝[34-36]。Hu等[37]研究表明，甜菜堿補(bǔ)充劑的添加可顯著上調(diào)母體子代青年雞(56日齡)肝臟中蛋氨酸代謝及甲基轉(zhuǎn)移相關(guān)基因高半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(BHMT)、腺苷高半胱氨酸酶樣蛋白(AHCYL)和DNMT1的表達(dá)，同時(shí)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白2(SREBP2)基因啟動(dòng)子區(qū)出現(xiàn)了顯著的超甲基化，細(xì)胞色素P450家族7亞家族A成員1(CYP7A1)基因啟動(dòng)子區(qū)出現(xiàn)了顯著的去甲基化，從而減緩子代雞肝臟的膽固醇沉積。目前甜菜堿作為飼料添加劑在家禽生產(chǎn)中已得到大量推廣和應(yīng)用。Elad等[38]通過(guò)向雞B細(xì)胞添加不同水平的葉酸發(fā)現(xiàn)，葉酸的添加使得Toll樣受體4(TLR4)、免疫球蛋白β(Igβ)、主要組織相容性復(fù)合體β鏈(MHCⅡβ)近啟動(dòng)子區(qū)的甲基化模式發(fā)生改變，從而增強(qiáng)了B細(xì)胞抗原遞呈的能力，這進(jìn)一步證明了葉酸可作為飼糧中的免疫調(diào)節(jié)劑而發(fā)揮作用。

3.1.2 維生素、礦物質(zhì)對(duì)DNA甲基化的影響

近年來(lái)，有關(guān)礦物質(zhì)對(duì)表觀遺傳調(diào)控的影響也是新的研究熱點(diǎn)。多項(xiàng)研究表明，鋅(Zn)、硒(Se)、砷(As)和鎘(Cd)等微量營(yíng)養(yǎng)素與DNA甲基化的相關(guān)性。Zn缺乏可能會(huì)限制甜菜堿-同型半胱氨酸-S-甲基轉(zhuǎn)移酶(BMHT)的產(chǎn)生。BMHT催化甲基從甜菜堿轉(zhuǎn)移到同型半胱氨酸，這是一碳代謝的關(guān)鍵成分[32]，也是SAM的前體。缺Zn飲食可能會(huì)阻礙SAM的產(chǎn)生，進(jìn)而限制SAM的甲基供體功能。Zhu等[39]研究表明，針對(duì)暴露在不同環(huán)境溫度下的肉種雞，給予不同濃度Zn，發(fā)現(xiàn)Zn缺乏導(dǎo)致子代胚胎肝臟全局DNA低甲基化從而阻礙胚胎發(fā)育；而飼糧中Zn補(bǔ)充劑的添加，可以促進(jìn)抗氧化損傷相關(guān)基因金屬硫蛋白4(MT4)啟動(dòng)子區(qū)DNA的低甲基化從而上調(diào)MT4基因的表達(dá)，保護(hù)子代雞的胚胎發(fā)育免受母體熱應(yīng)激的影響。Se也與DNA甲基化的異常變化有關(guān)。Zhang等[40]研究表明，低Se飼糧會(huì)造成雞肌肉組織、大腦、免疫組織和肝臟的總DNA甲基化水平不同程度降低，其中肝臟中DNA甲基化下降最為明顯。此前低Se對(duì)鳥(niǎo)類組織中DNA甲基化的影響尚未有報(bào)道，該研究為Se和DNA甲基化的研究提供了新的理論基礎(chǔ)。此外，B族維生素，如維生素B2、維生素B6和維生素B12等可作為輔助因子在甲基化的過(guò)程中參與作用[41-42]。維生素D通過(guò)改變甲基化轉(zhuǎn)移酶活性，從而影響基因啟動(dòng)子甲基化水平。維生素C是10-11易位(TET)酶家族的輔助因子，可介導(dǎo)羥甲基化的形成和最終DNA的去甲基化。Cho[43]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂25-羥基維生素D3(25-OHD3)的種雞，子代雛雞相比對(duì)照組其料重比顯著下降，雛雞對(duì)飼料的利用得到明顯提升，推測(cè)這可能與25-OHD3促進(jìn)雞腸道上皮細(xì)胞中肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(PepT1)或其他營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白啟動(dòng)子區(qū)CpG島的甲基化有關(guān)，能夠通過(guò)上調(diào)相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的吸收。

3.2 家禽營(yíng)養(yǎng)與組蛋白修飾

組蛋白修飾是表觀調(diào)控最基礎(chǔ)最重要的方式和途徑之一。染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元核小體的結(jié)構(gòu)除了纏繞在外面的DNA外，還包括構(gòu)成核小體核心的組蛋白。組蛋白包括H2A、H2B、H3和H4 4種核心組蛋白以及用以連接相鄰核小體的連接組蛋白H1。核心組蛋白以八聚體形式存在，各亞基的N端氨基酸殘基暴露在核小體外，被稱為“組蛋白尾巴”，“組蛋白尾巴”發(fā)生著各種翻譯后修飾，包括甲基化(單甲基化、二甲基化和三甲基化)、乙?；?、磷酸化、泛素化和糖基化等。目前研究最為廣泛的是甲基化和乙?；揎?，這些修飾的存在影響著染色質(zhì)的緊密程度，從而引起DNA可及性的變化，調(diào)控基因的表達(dá)。由于組蛋白擁有比DNA更廣泛的修飾類型，因此組蛋白修飾也更容易受到營(yíng)養(yǎng)因素的影響。組蛋白的修飾受到各種酶之間的相互作用來(lái)共同影響，如組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)與組蛋白去乙?；?HDAC)、組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(HMT)與組蛋白去甲基酶(HDM)，這些修飾酶的活性(或蛋白質(zhì)表達(dá))的改變對(duì)組蛋白的表觀狀態(tài)有直接影響。

3.2.1 葉酸、礦物質(zhì)等對(duì)組蛋白修飾的影響

許多研究都表明，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在家禽組蛋白表觀遺傳修飾中的作用。Ye等[44]在研究飼糧葉酸補(bǔ)充劑對(duì)老年肉種雞繁殖性能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，飼糧中的葉酸通過(guò)提高H3K9me2及降低H3K27me2蛋白的表達(dá)，從而改善老年公雞的精液質(zhì)量和精子發(fā)生。有研究表明，通過(guò)向胚蛋注射葉酸可引起肉雞脾臟細(xì)胞中白細(xì)胞介素-2(IL-2)、白細(xì)胞介素-4(IL-4)及白細(xì)胞介素-6(IL-6)啟動(dòng)子周圍H3K4me2和H3K9me2修飾水平改變，導(dǎo)致脾臟中IL-2、IL-4的表達(dá)上調(diào)，IL-6表達(dá)下調(diào)，同時(shí)一些免疫效應(yīng)分子也出現(xiàn)差異表達(dá)，從而增強(qiáng)肉雞的免疫功能，改善肉雞的生長(zhǎng)性能[45]。一些研究還表明，礦物質(zhì)對(duì)組蛋白修飾的影響，如As、Cd等可通過(guò)組蛋白甲基化影響表觀遺傳修飾[46]。Zn作為DNA甲基化酶、甲基結(jié)合蛋白和脫乙酰酶結(jié)構(gòu)和功能所必需，Zhu等[39]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中Zn的缺乏不僅可引起DNA的低甲基化，還會(huì)顯著上調(diào)H3K9ac的水平，進(jìn)一步促進(jìn)MT4基因的表達(dá)，激活抗氧化能力，從而保護(hù)子代雞的胚胎發(fā)育。Sun等[47]針對(duì)胚蛋注射Zn對(duì)雞胚發(fā)育的影響也得出了一致的表觀遺傳學(xué)變化，且相比無(wú)機(jī)Zn，有機(jī)Zn對(duì)DNA甲基化和組蛋白乙?；挠绊懜鼮槊黠@。Zhu等[48]通過(guò)研究母體飼糧中錳(Mn)補(bǔ)充劑的添加對(duì)子代胚胎發(fā)育的影響，結(jié)果表明，母體飼糧添加Mn可減少DNA甲基化和增加H3K9ac來(lái)上調(diào)錳超氧化物歧化酶(MnSOD)mRNA表達(dá)，從而增強(qiáng)抗氧化和抗凋亡能力，保護(hù)雞胚發(fā)育免受母體熱應(yīng)激。

3.2.2 天然生物活性化學(xué)物對(duì)組蛋白修飾的影響

目前，膳食多酚類[表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)、染料木黃酮(GEN)、白藜蘆醇和姜黃素等]被應(yīng)用于多種疾病和癌癥的預(yù)防。已有研究發(fā)現(xiàn)，膳食多酚通過(guò)多種不同的表觀調(diào)控機(jī)制影響基因表達(dá)，包括染色質(zhì)重塑和誘導(dǎo)基因沉默，這被認(rèn)為與修飾組蛋白和抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用有關(guān)[49]。Lv等[50]研究發(fā)現(xiàn)，給蛋雞種雞(LBB)母雞添加GEN可上調(diào)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶MYST2和特定的組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶如SET結(jié)構(gòu)域蛋白2(SETD2)、核受體結(jié)合SET結(jié)構(gòu)域蛋白1(NSD1)等的表達(dá)，從而在氧化物酶體增殖物激活受體δ(PPARδ)基因的啟動(dòng)子區(qū)域誘導(dǎo)組蛋白H4K12ac和H3K36me3，激活雞肝臟中的PPAR信號(hào)通路，改變后代雛雞的脂質(zhì)代謝，提高抗氧化能力和生長(zhǎng)性能。研究表明，丁酸鹽、蜂王漿、有機(jī)硫化物或某些十字花科蔬菜提取物(異硫氰酸酯、蘿卜硫素)和綠茶提取物等化學(xué)物質(zhì)具有抑制組蛋白去乙酰化酶的作用，從而誘導(dǎo)表觀遺傳效應(yīng)[51-52]。目前，蜂王漿、丁酸鹽已被用作人類的膳食補(bǔ)充劑。Mátis等[53]研究表明，飼糧中添加丁酸鹽可引起雛雞肝臟中核心組蛋白H2A的高乙?；?，推測(cè)這種變化可能與參與生物轉(zhuǎn)化的微粒細(xì)胞色素P450酶的表達(dá)相關(guān)。Kulcsár等[54]研究表明，飼糧添加丁酸鹽能夠改變細(xì)胞色素P450酶的活性，從而影響到雞腸胃功能，表明飼糧添加丁酸鹽或許可促進(jìn)雞胃腸功能的改善。此外，丁酸鹽還作為動(dòng)物體內(nèi)的信號(hào)代謝物發(fā)揮作用[55]。

3.3 家禽營(yíng)養(yǎng)與非編碼RNA調(diào)控

非編碼RNA是基因組上不編碼蛋白質(zhì)的功能性RNA分子，包括微小RNA(microRNA，miRNA)、PIWI相互作用RNA(PIWI interacting RNA，piRNA)、小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)、核小RNA(small nuclear RNA，snRNA)、長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)等。非編碼RNA調(diào)控基因表達(dá)的方式有多種，包括參與異染色質(zhì)的形成和抑制翻譯。其中miRNA是主要發(fā)揮作用的一類非編碼RNA，miRNA通過(guò)與靶向mRNA的3＇非編碼區(qū)結(jié)合，識(shí)別mRNA的靶位點(diǎn)來(lái)抑制翻譯過(guò)程或參與mRNA的降解，從而達(dá)到誘導(dǎo)基因沉默的效果。

近期研究報(bào)道了一些家禽中的跨代遺傳效應(yīng)，并暗示了表觀遺傳修飾在其中所起的作用。而早期已有研究表明，非編碼RNA與表觀遺傳修飾間存在相互作用，營(yíng)養(yǎng)可通過(guò)非編碼RNA調(diào)控介導(dǎo)DNA甲基化、組蛋白修飾和mRNA的表達(dá)從而誘導(dǎo)動(dòng)物中的非孟德?tīng)柨绱z傳[56]。Dunislawska等[57]通過(guò)給雞胚內(nèi)遞送含有棉子糖家族寡糖的合生素和植物乳桿菌，導(dǎo)致肝臟中參與脂質(zhì)代謝、胰島素敏感性和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的血管生成素樣蛋白4(ANGPTL4)基因出現(xiàn)高甲基化，并推測(cè)這可能與miRNA的調(diào)控有關(guān)。已有研究證實(shí)了動(dòng)物中的主要甲基轉(zhuǎn)移酶與miRNA的相關(guān)性，miRNA通過(guò)與特定靶基因相互作用將miRNA活性與DNA甲基化修飾聯(lián)系起來(lái)[58]。miRNA也是生物體與其腸道微生物群相互作用的重要介質(zhì)，在免疫系統(tǒng)和調(diào)控宿主炎癥反應(yīng)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Chen等[59]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加益生菌可通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA的表達(dá)有效緩解新生肉雛雞體內(nèi)沙門氏菌感染引起的炎癥反應(yīng)。Sikorska等[60]給孵化卵內(nèi)遞送益生菌和合生元后發(fā)現(xiàn)，雞肝臟中的miRNA活性出現(xiàn)顯著上升，暗示miRNAs是在肝臟的宿主-益生菌相互作用中的重要組成部分，通過(guò)在胚期給予合適的生物活性物質(zhì)或許可促成年肉雞的進(jìn)一步生長(zhǎng)和發(fā)育。

此外，對(duì)于某些還未闡明清楚的跨代遺傳效應(yīng)，如父系跨代效應(yīng)等，通過(guò)研究家禽營(yíng)養(yǎng)對(duì)非編碼RNA表達(dá)的影響，可以更加明晰地闡述其潛在的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制。Grivna等[61]首次觀察到piRNA在精子發(fā)生中的潛在作用。有關(guān)小鼠、豬和雞的多項(xiàng)研究也表明，piRNA在調(diào)節(jié)與精子發(fā)生及子代發(fā)育相關(guān)的靶蛋白編碼基因的表達(dá)中發(fā)揮重要作用[62-65]。Wu等[66]通過(guò)給種公雞終生飼喂不同濃度的葉酸補(bǔ)充劑改變了piRNA圖譜，葉酸的添加可以改變精子piRNA的表達(dá)，從而改善子代肉雞的生長(zhǎng)和器官發(fā)育。Wu等[67]通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，種公雞和子代肉雞肝臟和精子中差異表達(dá)的miRNA和lncRNA可調(diào)節(jié)一些參與糖酵解或糖異生及PPAR信號(hào)通路的關(guān)鍵基因包括磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)、ANGPTL4和甲狀腺激素應(yīng)答基因(THRSP)。這一研究進(jìn)一步擴(kuò)寬對(duì)葉酸與種雞精子表觀遺傳模式之間關(guān)系的理解，同時(shí)表明葉酸對(duì)父本的影響可以跨代調(diào)節(jié)肉雞后代的脂質(zhì)和葡萄糖代謝。Lv等[68]給蛋雞種雞飼喂不同濃度GEN，結(jié)果顯示，40 mg/kg GEN對(duì)提高免疫功能和產(chǎn)蛋性能有良好效果；且高濃度(400 mg/kg)的GEN可通過(guò)調(diào)控鄰近基因(lncRNA_XLOC_018890和XLOC_024242)上調(diào)外異蛋白A2受體(EDA2R)和富含半胱氨酸血管生成誘導(dǎo)因子61(CYR61)基因的表達(dá)，激活核因子-κB(NF-κB)和免疫相關(guān)信號(hào)通路，表明GEN的添加可以改善家禽脂質(zhì)代謝和免疫功能，但同時(shí)也要注意大劑量GEN對(duì)免疫功能的副作用，這一發(fā)現(xiàn)為植物雌激素在動(dòng)物飼糧中的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

4 小 結(jié)

目前，營(yíng)養(yǎng)素改變家禽表觀遺傳修飾和隨后的表型變化的能力已得到充分證明。通過(guò)改變環(huán)境因素，例如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可影響表觀遺傳機(jī)制從而獲得所需要的表型特征。膽堿、甜菜堿、葉酸和Zn等在飼糧中添加或限制，在誘導(dǎo)表觀遺傳修飾方面都取得了一定程度的成功，已經(jīng)觀察到使用營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳學(xué)改善或增加家禽生產(chǎn)力的實(shí)例。未來(lái)，需要進(jìn)行進(jìn)一步研究去探明環(huán)境因素如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與基因組序列，特別是在關(guān)鍵發(fā)育節(jié)點(diǎn)的表觀遺傳調(diào)控作用。通過(guò)對(duì)家禽營(yíng)養(yǎng)表觀遺傳機(jī)理的深入研究，不僅能更好地理解營(yíng)養(yǎng)對(duì)健康的影響，為營(yíng)養(yǎng)方案提供指導(dǎo)，而且還能為家禽育種提供新的思路。營(yíng)養(yǎng)不僅可在親本發(fā)揮表觀遺傳調(diào)控作用，其還可影響到子代的生產(chǎn)性能，由于家禽的繁殖周期短、后代產(chǎn)出多，因此根據(jù)家禽種類、性別、發(fā)育階段等的不同，科學(xué)合理地制定飼糧方案，如改變飼糧成分或使用合理的飼糧添加劑或許可成為提高家禽生產(chǎn)力的措施之一。