中国畜禽种业 >

2026 , Vol. 22 >Issue 7: 28 - 37

DOI: https://doi.org/10.19543/j.cnki.1673-4556.20260602.001

生物技术

鹅肥肝形成过程中脂质代谢的甲基化动态调控机制

  • 黄鲁豫 , 1 ,
  • 张名爱 1, 2 ,
  • 岳斌 2 ,
  • 孔敏 1 ,
  • 侯中一 2 ,
  • 姜雅静 1 ,
  • 滕兴怡 1 ,
  • 刘嘉玲 1 ,
  • 赖学湘 3 ,
  • 郑赛超 1 ,
  • 王宝维 , 1, 2 ,
  • 凡文磊 , 1, 2
展开
  • 1. 青岛农业大学动物科技学院，山东 青岛 266109
  • 2. 青岛农业大学优质水禽研究所，山东 青岛 266109
  • 3. 青岛农业大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266109
王宝维（1959—），男，山东荣成人，教授，主要从事动物营养与保健方向的研究，E-mail：
凡文磊（1989—），男，河南周口人，副教授，主要从事动物遗传与育种方向的研究，E-mail：。

黄鲁豫（2002—），男，山东龙口人，硕士研究生，主要从事动物遗传与育种方向的研究，E-mail：。

收稿日期: 2025-09-08

  网络出版日期: 2026-07-18

基金资助

山东省重点研发计划（农业良种工程）项目(2024LZGC021)

山东省自然科学基金青年项目(ZR2020QC182)

国家现代农业产业技术体系(CARS-42-14)

收起

Dynamic regulation mechanism of lipid metabolism methylation during the formation of goose fatty liver

  • Luyu Huang , 1 ,
  • Mingai Zhang 1, 2 ,
  • Bin Yue 2 ,
  • Min Kong 1 ,
  • ZhongYi Hou 2 ,
  • Yajing Jiang 1 ,
  • Xingyi Teng 1 ,
  • JiaLing Liu 1 ,
  • XueXiang Lai 3 ,
  • SaiChao Zheng 1 ,
  • Baowei Wang , 1, 2 ,
  • Wenlei Fan , 1, 2
Expand
  • 1. College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao, 266109, Shandong
  • 2. Institute of High Quality Waterfowl, Qingdao Agricultural University, Qingdao, 266109, Shandong
  • 3. College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao, 266109, Shandong

Received date: 2025-09-08

  Online published: 2026-07-18

Fold

摘要

目的 本研究旨在揭示DNA甲基化调控在鹅肥肝形成中的作用，以期进一步筛选和挖掘与鹅肥肝形成相关的关键代谢通路和差异甲基化基因，从而完善鹅肥肝形成的表观遗传调控机制。 方法 试验选取同批次生理状态与健康状况相同的70日龄朗德鹅，分别于填饲前期（7 d）、填饲中期（16 d）、填饲后期（25 d）随机选取3只朗德鹅进行肝脏样品采集，通过DNA甲基化组分析，进一步筛选与鹅肥肝形成相关的关键代谢通路并发掘差异甲基化基因。 结果 测序获得有效数据共266.2 G，平均Q30为87.57%，比对率约74%，CT转化效率>99.4%。在全基因组检测到的甲基化胞嘧啶中，CpG上下文类型占比约65%，甲基化水平约20%；CHG和CHH类型占比均约0.7%，甲基化水平分别约4%和1.4%。主成分分析显示各填饲阶段样本明显区分；基因功能区域中，外显子区甲基化水平最高，启动子区最低。在填饲前期与填饲中期比较组中，有524个差异甲基化区域（Differential methylated region， DMR）甲基化水平上升，427个DMR甲基化水平下降；在填饲中期与填饲后期比较组中，有432个DMR甲基化水平上升，236个DMR甲基化水平下降。前期与中期差异基因显著富集于121条KEGG通路，获得829个GO条目，其中胰岛素信号通路、FoxO信号通路等与脂质沉积密切相关，涉及MAPK10、IL6等6个基因。中期与后期差异基因富集到96条KEGG通路，获得629个GO条目，其中MAPK信号通路、FoxO信号通路等显著富集，关联基因包括MAPK10、PCK1、PLA2G4A等13个基因。 结论 DMR主要富集于脂代谢相关通路的关键基因，其形成受FoxO信号通路、脂肪细胞因子信号通路、PPAR信号通路、胰岛素信号通路等多通路的协同调控，关键候选基因MAPK10、PCK1、PLA2G4A等甲基化水平与鹅肥肝形成有关联。

关键词： 鹅肥肝; 甲基化; 脂质代谢; 分子机制

本文引用格式

黄鲁豫 , 张名爱 , 岳斌 , 孔敏 , 侯中一 , 姜雅静 , 滕兴怡 , 刘嘉玲 , 赖学湘 , 郑赛超 , 王宝维 , 凡文磊 . 鹅肥肝形成过程中脂质代谢的甲基化动态调控机制[J]. 中国畜禽种业, 2026 , 22(7) : 28 -37 . DOI: 10.19543/j.cnki.1673-4556.20260602.001

Abstract

Objective The purpose of this study was to reveal the role of DNA methylation regulation in the formation of goose fat liver, in order to further screen and explore the key metabolic pathways and differential methylation genes related to the formation of goose fat liver, so as to improve the epigenetic regulation mechanism of goose fat liver formation. Methods In this study, three 70-day-old Lander geese with the same physiological status and health status were selected from the same batch for liver sample collection in the early stage (7 days), middle stage (16 days) and late stage of feeding (25 days). Results The results showed that a total of 266.2G of valid data were obtained by sequencing, with an average Q30 of 87.57%, a match rate of about 74%, and a CT conversion efficiency of > 99.4%. Among the methylated cytosine detected in the whole genome, the CpG context type accounted for about 65% and the methylation level was about 20%. CHG and CHH types accounted for about 0.7%, and the methylation levels were about 4% and 1.4%, respectively. Principal component analysis showed that the samples at each feeding stage were clearly differentiated. Among the gene function regions, the exon region had the highest methylation level and the lowest promoter region. In the comparison group in the early and middle stage of feeding, 524 differential methylated region (DMR) methylation levels increased and 427 DMR methylation levels decreased. In the middle and late stage of feeding, 432 DMR methylation levels increased and 236 DMR methylation levels decreased. The differential genes in the early and middle stages were significantly enriched in 121 KEGG pathways, and 829 GO entries were obtained, among which insulin signaling pathway and FoxO signaling pathway were closely related to lipid deposition, involving 6 genes such as MAPK10 and IL6. The differential genes in metaphase and late stage were enriched into 96 KEGG pathways, and 629 GO entries were obtained, among which MAPK signaling pathway and FoxO signaling pathway were significantly enriched, and 13 related genes including MAPK10, PCK1, and PLA2G4A were obtained. Conclusion The DMR is mainly enriched in key genes related to lipid metabolism, and its formation is synergisticly regulated by multiple pathways such as FoxO signaling pathway, adipocytokine signaling pathway, PPAR signaling pathway, insulin signaling pathway, etc., and the methylation levels of key candidate genes MAPK10, PCK1, PLA2G4A are associated with the formation of goose fat liver.

Key words： Goose fatty liver; DNA methylation; Lipid metabolism; Molecular mechanism

【研究意义】鹅肥肝的形成以候鸟迁徙前大量储能的行为为基础，其本质是在短期内摄入过量碳水化合物，打破肝脏脂质合成、分解与转运的动态平衡，导致脂质大量沉积而不影响正常代谢功能[1-2]。鹅肥肝作为禽类特有的适应性代偿性脂肪肝模型，通过强制填饲可诱导肝脏体积扩张3～5倍，却未引发炎症反应或纤维化等病理改变，揭示这种机制将有助于为人类脂肪肝疾病的研究提供参考。
【前人研究进展】在鹅肥肝研究领域，DNA甲基化技术被广泛应用于深层挖掘畜禽脂质代谢等重要性状分子的调控机制中。其中，任学文等[3]系统研究了脂肪酸代谢的关键特征，利用气相色谱等方法发现脂肪酸含量随日龄增长呈现一定的动态变化趋势。王宝维等[4]综述了鹅肥肝生产研究现状与发展新思路，发现现有工作主要围绕少数脂代谢关键基因（如FAS、FABP）的转录表达规律展开。孙铭阳[5]通过组蛋白乳酸化修饰靶向调控FASN干预非酒精性脂肪肝病的机制研究，发现干预肝脏脂代谢和糖代谢途径的机制，为本研究提供了思路。Wanthanee等[6]发现营养提取物可通过信号通路缓解肝脏脂肪变性。杨柏高等[7]利用单细胞全基因组甲基化（Single-cell whole genome bisulfite sequencing, scWGBS）技术探究了基因组甲基化水平的变化规律，基因组甲基化水平可能通过扰乱胚胎发育、ATP代谢、MAPK信号通路、Wnt信号通路等相关基因的甲基化水平。
【本研究切入点】上述研究虽为营养诱导的表观遗传调控提供了重要线索，但鹅肥肝形成过程中DNA甲基化的全基因组动态图谱及其与脂质代谢通路的关联仍缺乏系统解析。近年来，随着脂质组学与表观遗传学的交叉融合，研究人员发现DNA甲基化等表观遗传修饰在脂质代谢调控中发挥着关键作用[8]。肝脏作为脂质代谢的核心器官，通过多维度调控网络维持游离脂肪酸（Free fatty acids, FFA）、甘油三酯（Triglycerides, TG）、胆固醇及胆汁酸（Bile acids, BA）的动态平衡[9]。特别是在肝脏脂质代谢研究中，DNA甲基化通过调控脂质合成酶基因（如FAS、SCD1）和转录因子（如PPARγ）的表达，影响甘油三酯合成和极低密度脂蛋白分泌的平衡[10-11]。相比传统转录组学，DNA甲基化研究具有可反映长期代谢记忆、稳定性高且可逆调控等独特优势，使其成为解析鹅肥肝这种生理性脂肪沉积过程的理想工具[12-13]。
【拟解决问题】因此，本研究以全基因组甲基化测序（Whole genome bisulfite sequencing, WGBS）技术为切入点，系统分析3个不同填饲阶段（前期、中期、后期）朗德鹅肝脏DNA甲基化变化规律，筛选出与鹅肥肝形成相关的关键通路和差异甲基化基因，以期为解析鹅肥肝形成的表观遗传分子机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本试验动物处理严格遵循《实验动物伦理审查指南》，该研究获得了青岛农业大学动物科学技术学院动物管理伦理委员会的批准（审批编号为DKY20200517）。

1.2 材料

试验时间为2020年7月至2021年7月，选取由山东潍坊春冠食品有限公司提供的同批次、体况相近的70日龄朗德鹅20只，于相同环境条件下预饲7 d。正式填饲开始后，分别在填饲前期（7 d）、中期（16 d）和后期（25 d）各随机选取3只鹅（分别为前期-1、2、3；中期-1、2、3；后期-1、2、3）进行屠宰，在肝大叶的相同位置采集组织样本，样品经蒸馏水洗净后，液氮速冻，并于-80 ℃保存，用于DNA甲基化分析。填饲饲料为98%玉米、1%水与1%植物油组成的混合型饲料，填饲操作在春冠食品有限公司肥肝生产厂内完成。

1.3 方法

1.3.1 组织DNA的提取、检测

采用DNA提取试剂盒（康为世纪生物科技股份有限公司）从肝大叶肝尖组织提取基因组DNA，使用分光光度计和Qubit 3.0检测浓度与纯度（OD260/280≥1.9）。

1.3.2 BS文库构建及全基因组甲基化重测序

将DNA经过片段化、末端修复、加A碱基、连接甲基化测序接头后，使用亚硫酸氢盐（Bisulfite）试剂盒（上海碧云天生物技术股份有限公司）进行转化处理后，脱盐处理，DNA序列进行PCR扩增，扩增后进行测序文库片段大小选择，通过Agilent2100库检参数合格后，构建文库。采用最新的Illumina NovaSeq测序平台进行测序，每个个体测序深度不小于30×基因组覆盖度，以保证甲基化位点分型的准确性，共计产生约276.5 Gb的基因组数据。

1.3.3 数据处理

测序得到的raw reads过滤为高质量的clean reads，需过滤含N比例大于10%的reads；低质量的reads（质量值Q<20的碱基数占整条reads的40%以上）。使用Bismark软件将clean reads比对至鹅参考基因组，计算CG、CHG、CHH上下文甲基化水平，并统计基因功能区域（启动子、上游2 kb、下游2 kb、外显子、内含子等）甲基化分布。采用主成分分析评估样本间甲基化模式差异。

1.3.4 差异甲基化分析

使用methyKit软件鉴定差异甲基化区域（Differential methylated region, DMR），标准为：至少5个C位点、覆盖深度>5×、区域长度≤1000 bp、相邻区域距离≥200 bp，差异阈值P≤0.001且甲基化水平差异≥20%。使用ANNOVAR对DMR进行基因注释，基于比对结果进行C碱基有效深度和覆盖度分析、全基因组甲基化水平趋势分析，并绘制全基因组甲基化图谱。

1.3.5 差异甲基化GO、KEGG功能富集分析

对DMR相关基因进行了GO富集分析和KEGG通路富集分析。若DMR区域中点与基因或基因的Promoter区域（TSS上游2 kb至下游2 kb）有交集，则认为该DMR与此基因有关联，对DMR关联基因的GO和KEGG注释的基因按照P-value＜0.05分别进行GO和KEGG富集分析。

2 结果与分析

2.1 不同填饲时期鹅肥肝DNA甲基化测序数据统计分析

通过对不同填饲阶段鹅肝脏进行DNA甲基化重测序，将原始数据过滤清洗后，得到有效数据266.2 G。平均Q30为87.57%，有效数据与参考基因组比对率约74%。通过对掺入的lambda序列进行分析发现，样本的CT转化效率＞99.4%（表1）。利用bismark软件将数据与鹅参考基因组比对，其中，CpG型、CHG型和CHH型比例分别为64.99%、0.69%、0.70%（表2），不同甲基化类型之间甲基化水平存在明显差异。鹅肝脏全基因组C位点的甲基化水平约为3.9%，CpG区、CHG区、CHH区的C位点的平均甲基化水平分别为20%、4%和1.4%（表2）。
表1 鹅肥肝DNA甲基化重测序数据产出情况

Table 1 Output situation of DNA methylation resequencing data of foie gras liver DNA methylation resequencing data output situation

样本

Samples

有效reads

Effective reads

比对reads

Comparison reads

C/T转化率

C/T conversion rate

比对率

Comparison rate/%

 Q30/%
前期-1 Early-1 29130791700 22663755943 0.994884552 77.80 90.63
前期-2 Early-2 29253349800 22583586046 0.994809201 77.20 90.91
前期-3 Early-3 29070828300 21512412942 0.994877554 74.00 86.96
中期-1 Middle-1 28905671100 21158951245 0.995017668 73.20 86.09
中期-2 Middle-2 31352284200 22824462898 0.995071942 72.80 86.99
中期-3 Middle-3 29842813800 21755411260 0.995101413 72.90 86.94
后期-1 Final-1 29220756300 20805178486 0.995159206 71.20 86.23
后期-2 Final-2 30281492100 21772392820 0.995517081 71.90 87.14
后期-3 Final-3 29216945100 20890115747 0.995057107 71.50 86.22

注：有效reads：对重测序原始数据进行清洗后得到的有效数据；比对reads：有效reads中能够比对到参考基因组上的碱基数；C/T转化率：亚硫酸盐处理将未甲基化的C转化为T的平均效率；比对率：比对reads占有效Reads的百分比；Q30：测序碱基质量值≥30的比例；有效reads和比对reads单位为碱基数（bp）

Note: Effective reads: The clean data obtained after quality filtering of raw re-sequencing data; Comparison reads: The number of bases from effective reads that can be aligned to the reference genome; C/T conversion rate: The average efficiency of bisulfite treatment in converting unmethylated C to T; Mapping rate: The percentage of mapped reads out of valid reads; Q30: The proportion of bases with a sequencing quality value ≥30; Units for valid reads and alignment of reads are base pairs (bp).

表2 不同分布类型甲基化C的组成比例及其甲基化水平

Table 2 The composition ratio of methylated C in different distribution types and their methylation levels

样本

Samples

 mC mC甲基化水平mC Methylation level mCpG/% mCpG甲基化水平mCpG Methylation level mCHG/% mCHG甲基化水平mCHGMethylation level mCHH/% mCHH甲基化水平mCHHMethylation level
前期-1 Early-1 4210763360 3.96 64.947 19.79 0.707 4.15 0.719 1.41
前期-2 Early-2 4266739976 4.08 65.608 19.36 0.717 4.14 0.728 1.41
前期-3 Early-3 3907388946 4.0 66.683 20.25 0.705 4.15 0.724 1.41
中期-1 Middle-1 3869687066 3.82 64.957 20.59 0.691 4.17 0.705 1.41
中期-2 Middle-2 4201846089 3.90 65.146 20.09 0.678 4.16 0.690 1.41
中期-3 Middle-3 4074214208 3.82 62.979 19.90 0.678 4.17 0.689 1.41
后期-1 Final-1 3871948203 3.86 64.917 20.24 0.675 4.19 0.685 1.40
后期-2 Final-2 4044916377 3.79 64.593 20.44 0.646 4.18 0.662 1.40
后期-3 Final-3 3873964105 3.87 65.082 20.30 0.691 4.18 0.707 1.41

注：mC：检测到的甲基化胞嘧啶（C）位点总数；mCpG：甲基化发生在CpG 序列上下文（CG二核苷酸）中的比例；mCHG：甲基化发生在 CHG 序列上下文（其中H表示A、C或T）中的比例；mCHH：甲基化发生在CHH序列上下文（其中H表示A、C或T）中的比例。

Note: mC: Total number of methylated cytosine (C) sites detected; mCpG: Proportion of methylation occurring in CpG context (CG dinucleotide); mCHG: Proportion of methylation occurring in CHG context (H = A, C, or T); mCHH: Proportion of methylation occurring in CHH context (H = A, C, or T).

2.2 甲基化位点在不同基因功能区域的分布特征

为了解各组样本之间总体甲基化差异和样本间变异度大小，对样本进行主成分分析，3个组样本组内间距小，表明组内差异不大，3个组能明显区分开，表明组间差异明显（图1a）。
通过对鉴定到的甲基化位点进行注释和统计分析，发现编码基因的不同区域往往受到不同程度的DNA甲基化修饰。因此对基因的不同区域包括外显子、内含子、编码序列，5'非翻译区，3'非翻译区，基因上游2 kb，基因下游2 kb进行C位点序列的平均甲基化水平统计。如图1b所示，发现在全基因组范围内外显子区的总体甲基化水平最高，内含子区的总体甲基化水平不高，5'非翻译区总体甲基化水平略高于3'非翻译区，而启动子区域总体甲基化水平最低。

2.3 不同填饲阶段鹅肥肝差异DNA甲基化分析

将填饲前期与填饲中期、填饲后期分别进行比较，分别检测出951、738和778个DMR，如图2所示，3个不同填饲时期的差异甲基化都有共同特征，即差异甲基化基因大部分位于染色体1到染色体4上。对其进行分析发现，在填饲前期与填饲中期比较组中，有524个DMR甲基化水平上升，有427个DMR甲基化水平下降；在填饲中期与填饲后期比较组中，有432个DMR甲基化水平上升，有236个DMR甲基化水平下降。在3个组中，甲基化水平下降的DMR数量均多于甲基化水平上升的DMR数量。
图1 全基因组甲基化基本特征与样本关系分析​

Fig. 1 Basic characteristics of whole-genome methylation and sample relationship analysis​

图2 不同填饲阶段差异甲基化曼哈顿图与差异甲基化数量

Fig. 2 Manhattan plots and the number of differential methylation for different over-feeding stages

对填饲前期与填饲中期的差异甲基化与差异基因的分析结果，共发现有8个基因，其中高甲基化且表达下调的基因有5个，分别为SLC6A15、Mc2r、MMRN1、DYNLRB2、TENM2。低甲基化且表达上调的有3个，分别为FRMPD2、DHX32、SORCS1。详细信息见表3。
表3 各时期甲基化水平与基因表达水平负相关基因

Table 3 The methylation level was negatively correlated with the gene expression level in each periods

时期Time 基因名Name of gene 基因功能Function of genes 甲基化Methylation of DNA 表达量Quantity of expression

前期与中期

Early and middle

 SLC6A15 solute carrier family 6 members 15 hyper down
Mc2r melanocortin 2 receptor hyper down
MMRN1 multimerin 1 hyper down
DYNLRB2 dynein light chain roadblock-type 2 hyper down
TENM2 teneurin transmembrane protein 2 hyper down
FRMPD2 FERM and PDZ domain containing 2 hypo up
DHX32 DEAH-box helicase 32 hypo up
SORCS1 sortilin-related VPS10 domain-containing receptor 1 hypo up

中期与后期

Middle and final

 ANGPTL5 angiopoietin like 5 hyper down
DNAH10 dynein axonemal heavy chain 10 hypo up
CCDC187 coiled-coil domain containing 187 hypo up
PCK1 phosphoenolpyruvate carboxykinase 1 hypo up

注：hyper：高甲基化（hypermethylation）；hypo：低甲基化（methylation）；down：表达下调；up：表达上调。

Note: Hyper indicates hypermethylation of DNA; Hypo indicates hypomethylation of DNA. Up and down represent up-regulated and down-regulated gene expression, respectively.

同时填饲中期与填饲后期的差异甲基化与差异基因的分析，共发现有4个基因，其中高甲基化且表达下调的基因有1个，为ANGPTL5。低甲基化且表达上调的有3个，分别为DNAH10、CCDC187、PCK1。详细信息见表3。

2.4 差异甲基化基因的GO和KEGG富集分析​

对填饲前期与中期差异甲基化基因进行GO富集分析，共获得829个GO条目，涵盖生物过程（BP，667项）、细胞成分（CC，82项）和分子功能（MF，80项）。P值排名前10的条目显示，BP主要涉及肌肉组织发育、突触形成等过程；MF集中于核苷三磷酸酶调节活性、磷脂结合等功能；CC则富集于突触后密度膜等结构（图3a）。填饲中期与后期比较共得到692个GO条目（BP 568项、CC 57项、MF 67项）。前10位条目中，BP以发育生长、细胞黏附等为主；MF包括核苷三磷酸酶调节、生长因子结合等；CC富集于局灶性黏结、细胞-基质连接等（图3b）。
图3 不同填饲阶段差异甲基化GO富集图

Fig. 3 GO enrichment map of differential methylation in different over-feeding periods

KEGG分析显示，前期与中期差异基因显著富集于121条通路，其中胰岛素信号通路、FoxO信号通路等与脂质沉积密切相关，涉及MAPK10、IL6等6个基因。中期与后期富集到96条通路，MAPK信号通路、FoxO信号通路等显著富集，关联基因包括MAPK10、PCK1、PLA2G4A等13个基因（图4）。
图4 不同填饲阶段差异甲基化KEGG富集图

Fig. 4 Differential methylation KEGG enrichment maps across different over-feeding stages

3 讨 论

肝脏是脂质代谢的核心器官，在能量过剩时易发生脂质过度蓄积，导致人类非酒精性脂肪性肝病（Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）的病理性脂肪变性[12]。然而，朗德鹅在短期强制填饲后可形成生理性肥肝，而不伴明显肝功能损伤，这一独特适应机制提示其脂代谢调控与哺乳动物NAFLD存在本质差异。表观遗传修饰尤其是DNA甲基化在代谢性疾病中发挥重要作用[13]，但其在鹅肥肝形成过程中的动态变化规律尚不清楚。本研究通过高深度WGBS（深度≥30×），系统描绘了填饲诱导鹅肥肝形成过程中的DNA甲基化动态图谱。结果显示，与人类NAFLD中常见的全局低甲基化趋势不同，鹅肥肝形成伴随特定功能区域（如启动子）的甲基化调控。这一发现揭示了生理性脂质蓄积与病理性脂肪变性在表观遗传层面的差异，为阐明水禽独特脂代谢适应机制提供了新的思考角度。

3.1 CG位点甲基化主导及启动子低甲基化在脂代谢中的作用

本研究利用WGBS测得的数据质量分析显示，测序深度≥30×，Q30均高于87%，且比对率与CT转化效率均符合高标准要求，为后续分析提供了可靠数据基础。研究发现，在鹅肝脏中，CG位点上下文（mCpG）的甲基化占据绝对主导地位（65.08±1.50）%，显著高于CHG和CHH类型。这一模式与在哺乳动物肝脏中的研究结果一致。本研究对甲基化位点的基因组分布特征分析发现，基因启动子区域呈现显著的低甲基化状态（启动子低甲基化通常与染色质开放和基因转录激活相关）。这一发现为解释填饲过程中，鹅肝脏为何能够高效激活脂质合成相关基因的表达提供了重要的结构基础，这与人类NAFLD中观察到的全基因组广泛低甲基化趋势不同[14]。这种差异表明，水禽鹅肥肝的形成并非一种病态的、失控的脂肪变性，可能是一种受精密调控的生理性适应过程。鹅在进化中形成的这种独特表观遗传调控机制，使其能够在短期内承受巨大的能量负荷，体现了鹅肥肝的精密生理性适应[15]。

3.2 关键信号通路通过甲基化调控脂质合成与转运失衡​

KEGG通路富集的分析结果显示，胰岛素-FoxO通路轴和MAPK信号通路在脂质合成中发挥主要作用，填饲中期胰岛素信号通路显著富集，MAPK10基因的低甲基化状态促进其表达上调，通过PPARγ途径直接促进脂质合成，这一发现与Pawlak等[16]在人类NAFLD研究中报道的胰岛素信号通路异常激活有相似之处，但鹅肥肝中MAPK10通过PPARγ途径促进脂质合成的机制更为直接，不同于人类中观察到的胰岛素抵抗现象。还检测到填饲中期FoXO信号通路中的PCK1基因低甲基化上调表达，增强了糖异生-脂质转化效率，这一机制与Ye等[17]在小鼠NAFLD模型中的发现形成有趣对比，在小鼠中PCK1表达上调会促进疾病进展，而在鹅肥肝形成中却表现为生理性适应。
在填饲后期发现，PPAR信号通路中的PLA2G4A基因呈现低甲基化特征，其表达上调促进膜磷脂水解，释放游离脂肪酸，加速甘油三酯合成。其调控模式与Osman等[18]报道的鹅脂肪酸合成机制相呼应。与Lian等[19]报道的人类NAFLD中PPAR信号通路抑制不同，本研究显示PPAR通路在鹅肥肝形成后期持续激活，这可能是鹅能够维持肝细胞功能的重要原因。

3.3 甲基化动态变化与肝重增加的时空关联性​​

本研究通过不同填饲阶段的DMR分析，发现填饲中期至后期DMR数量下降（738 vs 778），且低甲基化DMR占比高于50%，这与肝重增加趋势一致（填饲后期肝体积扩张3～5倍）。PCA分析结果显示了3个填饲阶段样本的组间差异显著，与Chen等[20]在鹅肌肉组织中的研究发现形成了有趣的对比，表明不同组织对营养干预的表观遗传响应存在显著差异。另外PPAR和胰岛素信号通路在填饲后期显著激活，相关基因（如PCK1、S1PR1）的低甲基化状态可能通过提高脂质合成效率直接促进肝重增加，本研究发现的S1PR1基因低甲基化与极低密度脂蛋白（Very low-density lipoprotein, VLDL）分泌关联的机制，与Pike等[21]在新生仔猪中观察到的中链甘油三酯调控机制有部分重叠，但鹅特有的VLDL分泌限制现象为水禽脂肪代谢研究提供了独特的视角。与哺乳动物NAFLD研究相比，本研究发现Wnt信号通路在鹅肥肝形成中富集程度较低，这与肖成等[22]在绵羊脂肪细胞分化中的发现形成鲜明对比，表明不同物种间脂肪沉积的调控网络存在重要差异。这种差异可能反映了草食动物与杂食动物在能量代谢适应策略上的进化分异。

4 结论

本研究利用全基因组亚硫酸氢盐测序技术，绘制了朗德鹅在填饲前期、中期及后期肝脏DNA甲基化的动态变化图谱。经分析，鹅肥肝形成过程中的DNA甲基化修饰具有显著的阶段特异性与区域选择性。全基因组范围内，CpG位点甲基化占据主导地位，而基因启动子区域呈现特征性的低甲基化状态，这为脂质合成相关基因的转录激活提供了关键的表观遗传基础。通过对差异甲基化区域的分析及功能富集，经研究分析发现，FoxO信号通路、胰岛素信号通路、PPAR信号通路及MAPK信号通路是调控鹅肥肝生理性脂质沉积的核心通路，关键候选基因MAPK10、PCK1、PLA2G4A等甲基化水平在填饲过程中发生动态变化，通过调控其表达水平，协同促进了肝脏内的糖异生-脂质转化效率与甘油三酯合成。该发现表明DNA甲基化作为一种关键的分子开关，通过多通路、多靶点的精密调控网络，驱动鹅肝脏在短期高能量负荷下的代谢重编程，从而形成独特的生理性脂肪肝。这些通路和候选基因从表观遗传学层面为解析水禽抗脂肪肝损伤的独特适应机制提供了新的视角与理论依据。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
李钰莹, 邝良德, 郑洁, 等. 四川麻兔背最长肌DNA甲基化和转录组联合分析[J]. 中国畜牧杂志, 2024, 60(11): 104-114.

LI Y Y, KUANG L D, ZHENG J, et al. Combined analysis of DNA methylation and transcriptome in longissimus dorsi muscle of Sichuan Ma rabbits[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2024, 60(11): 104-114.

[2]
ZHANG J, CUI L, MA J, et al. Transcriptome analyses reveal genes and pathways associated with fatty acid composition traits in pigs[J]. Animal Genetics, 2017, 48(6): 645-652.

[3]
任学文, 徐家伟, 姜雅静, 等. 不同品系五龙鹅胸肌脂肪酸含量动态变化规律[J]. 中国畜牧兽医, 2026(4):1906-1914.

REN X F, XU J W, JIANG Y J, et al. Dynamic changes of fatty acid composition in breast muscles of Wulong geese across different strains[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2026(4): 1906-1914.

[4]
王宝维, 王雷, 于世浩. 鹅肥肝生产研究现状与发展新思路[J]. 中国家禽, 2006, 28(17): 1-5.

WANG B W, WANG L, YU S H. Research status and new development ideas of goose fatty liver production[J]. China Poultry, 2006, 28(17): 1-5.

[5]
孙铭阳. 鸢尾苷通过组蛋白乳酸化修饰靶向调控FASN干预非酒精性脂肪肝病的机制研究[D]. 长春: 长春中医药大学, 2025.

SUN M Y. Study on Tectoridin Targeting FASN Through Histone Lactylation Modification to Intervene in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease[D]. Changchun: Changchun University of Tradi-tional Chinese Medicine, 2025.

[6]
Wanthanee HANCHANG WOONNOI W, SAETAN J, et al. Sangyod rice extract mitigates insulin resistance in HepG2 cells and hepatic steatosis in diabetic rats via AMPK/mTOR/MAPK signaling pathways[J]. Food Bioscience, 2024, 61: 104662.

[7]
杨柏高, 徐皆欢, 张亮, 等. 基于scWGBS探究玻璃化冷冻对猪孤雌激活囊胚基因组甲基化水平的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2025, 56(1): 222-231.

YANG B G, XU J H, ZHANG L, et al. Exploring the effect of vitrification on genome methylation level of porcine parthenogenetic activation blastocysts by scWGBS[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2025, 56(1): 222-231.

[8]
胡馨月, 罗亚, 祖芳, 等. 电针“丰隆”“足三里”对非酒精性脂肪肝大鼠SIRT1/FOXO1信号通路的影响[J]. 针刺研究, 2025, 50(2): 150-158.

HU X Y, LUO Y, ZU F, et al. Effects of electroacupuncture at "Fenglong"(ST40) and "Zusanli"(ST36) on the SIRT1/FOXO1 signaling pathway in non-alcoholic fatty liver disease model rats[J]. Acupuncture Research, 2025, 50(2): 150-158.

[9]
安秋霞, 蒙艳丽, 吕丹丹, 等. 丝裂原活化蛋白激酶信号通路的研究进展[J]. 黑龙江中医药, 2016, 45(5): 65-66.

AN Q X, MENG Y L, LV D D, et al. Research progress of mitogen-activated protein kinase signaling pathway[J]. Heilong-jiang Journal of Traditional Chinese Medicine, 2016, 45(5): 65-66.

[10]
LIU X, XU M, QU X, et al. Molecular cloning, characterisation, and expression analysis of adipocyte fatty acid binding protein gene in Xupu goose (Anser cygnoides domesticus)[J]. British Poultry Science, 2019, 60(6): 659-665.

[11]
ZHAO M M, LIU T J, WANG Q, et al. Fatty acids modulate the expression of pyruvate kinase and arachidonate-lipoxygenase through PPARγ/CYP2C45 pathway: a link to goose fatty liver[J]. Poultry Science, 2019, 98(10): 4346-4358.

[12]
LIU R R, WANG H Y, LIU J, et al. Uncovering the embryonic development-related proteome and metabolome signatures in breast muscle and intramuscular fat of fast-and slow-growing chickens[J]. BMC Genomics, 2017, 18(1): 816.

[13]
LANA A, LONGO V, DALMASSO A, et al. Omics integrating physical techniques: aged Piedmontese meat analysis[J]. Food Chemistry, 2015, 172: 731-741.

[14]
代长勇, 雷爱春. 表观遗传学在非酒精性脂肪性肝病中的研究进展[J]. 中西医结合肝病杂志, 2025, 35(11): 1448-1452.

DAI C Y, LEI A C. Advances in epigenetics research in non-alcoholic fatty liver disease[J]. Chinese Journal of Integrated Traditional and Western Medicine on Liver Diseases, 2025, 35(11): 1448-1452.

[15]
郭自景, 徐丹, 汪晖. 宫内发育迟缓相关疾病的表观遗传修饰调控机制研究进展[J]. 医学新知杂志, 2013, 23(5): 305-308.

GUO Z J, XU D, WANG H. Research progress on epigenetic modification and regulation mechanism of intrauterine growth retardation-related diseases[J]. Journal of New Medicine, 2013, 23(5): 305-308.

[16]
PAWLAK M, LEFEBVRE P, STAELS B. Molecular mechanism of PPARα action and its impact on lipid metabolism, inflam-mation and fibrosis in non-alcoholic fatty liver disease[J]. Journal of Hepatology, 2015, 62(3): 720-733.

[17]
YE Q, LIU Y, ZHANG G J, et al. Deficiency of gluconeogenic enzyme PCK1 promotes metabolic-associated fatty liver disease through PI3K/AKT/PDGF axis activation in male mice[J]. Nature Communications, 2023, 14: 1402.

[18]
OSMAN R H, LIU L, XIA L L, et al. Fads1 and 2 are promoted to meet instant need for long-chain polyunsaturated fatty acids in goose fatty liver[J]. Molecular and Cellular Biochemistry, 2016, 418(1/2): 103-117.

[19]
LIAN C Y, ZHAI Z Z, LI Z F, et al. High fat diet-triggered non-alcoholic fatty liver disease: a review of proposed mechanisms[J]. Chemico-Biological Interactions, 2020, 330: 109199.

[20]
陈兴勇, 赵宁, 张燕, 等. 皖西白鹅育肥期肌肉脂肪酸组成及肝PPARα、FADS2和ME1基因表达规律的研究[J]. 畜牧兽医学报, 2017, 48(10): 1912-1919.

CHEN X Y, ZHAO N, ZHANG Y, et al. The fatty acid profile in muscles and expression of PPARα, FADS2 and ME1 genes in liver of Chinese wanxi white geese in fattening period[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2017, 48(10): 1912-1919.

[21]
ZHAO J N, PIKE B, HUANG J, et al. Effects of medium chain triglycerides on hepatic fatty acid oxidation in clofibrate-fed newborn piglets[J]. Animal Nutrition, 2023, 12: 334-344.

[22]
肖成, 王晶, 薛佳佳, 等. 绵羊脂肪细胞分化过程Wnt/β-catenin信号通路关键基因变化的研究[J]. 中国畜牧杂志, 2021, 57(11): 141-144.

XIAO C, WANG J, XUE J J, et al. Changes of key genes in Wnt/β-catenin signaling pathway during adipocyte differentiation in sheep[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2021, 57(11): 141-144.

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