학술논문
인산분해효소 첨가에 따른 1주령 육계의 맹장 내 에너지 대사 관련 유전자 발현에 미치는 영향
Effects of Phytase addition on Energy Matabolism-Related Gene Expression in the Cecum of 1-week-old Broiler Chickens
Effects of Phytase addition on Energy Matabolism-Related Gene Expression in the Cecum of 1-week-old Broiler Chickens
Document Type
Article
Source
한국산학기술학회논문지, 24(6), pp.438-452 Jun, 2023
Subject
Language
한국어
ISSN
2288-4688
1975-4701
1975-4701
Abstract
An oversupply of nutrients (crude protein and phytase) in broiler diets reduces the feed efficiency and increases nitrogen and phosphorus excretion in manure. Therefore, the environmental load is increased. A study was conducted to reduce the environmental load due to the excretion of nitrogen and phosphorus by increasing the nutrient utilization rate with the content of feed ingredients suitable for the growth stage of broilers. In this study, the gene expression patterns and response pathways of significantly differentially expressed genes (DEGs) according to the addition of crude protein and phytase in the feed for 36 broiler chickens at one week of age were analyzed by transcriptome (RNA-seq, edge-R) and a functional study. The expression of 131 DEGs related to the energy metabolism decreased in the cecum of one-week-old broilers as the amount of phytase (from 1000ppm to 500ppm) added to the feed was increased. These DEGs help generate ATP energy through 1) protein autophosphorylation and 2) oxidative phosphorylation by kinase, which is the reverse reaction of phytase. In addition, gene expression was activated in the glucose synthesis pathway through 3) the phosphorylation of monosaccharides (fructose or mannose) by kinase. These results will provide information on how the function of energy metabolism is regulated and how the growth is affected by the use of nutrients according to the level of phytase addition in the feed of one-week-old broilers.
육계 사료 내 영양성분(조단백질, 인산분해효소)의 과잉 공급은 사료효율을 감소시키고 분뇨 내 질소와 인의배설을 증가시킨다. 이로 인해 환경부하가 증가된다. 육계의 성장단계에 적합한 사료원료의 함량으로 영양소 이용률을높여 질소와 인의 배설로 인한 환경부하를 줄이기 위해 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 1주령 육계 36수를 대상으로사료 내 조단백질과 인산분해효소 첨가에 따라 유의미한 차등발현 유전자의 발현양상과 반응경로를 분석하였다. 이는전사체(RNA-seq, edge-R) 및 기능적 연구로 분석 되었다. 그 결과, 1주령 육계의 맹장에서 사료 내 인산분해효소의첨가량(1,000ppm에서 500ppm)이 감소함에 따라 에너지 대사와 관련된 131개 차등발현 유전자를 발굴하였다. 이 차등발현 유전자는 인산가수분해반응의 역반응인 인산화효소에 의해 활성화된 1) 단백질 자가인산화, 2) 산화적인산화 반응 등으로 ATP 에너지 생성과 관련 기능을 한다. 또한, 인산화효소에 의한 단당류(과당이나 만노스)의 인산화를 통해포도당 합성에 관여하는 유전자의 발현이 증가하였다. 이번 연구의 결과는 1주령 육계의 사료 내 인산분해효소 첨가수준에 따라 에너지 대사 기능이 어떻게 조절되고 영양분 사용이 성장에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 정보를 제공할것이다.
육계 사료 내 영양성분(조단백질, 인산분해효소)의 과잉 공급은 사료효율을 감소시키고 분뇨 내 질소와 인의배설을 증가시킨다. 이로 인해 환경부하가 증가된다. 육계의 성장단계에 적합한 사료원료의 함량으로 영양소 이용률을높여 질소와 인의 배설로 인한 환경부하를 줄이기 위해 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 1주령 육계 36수를 대상으로사료 내 조단백질과 인산분해효소 첨가에 따라 유의미한 차등발현 유전자의 발현양상과 반응경로를 분석하였다. 이는전사체(RNA-seq, edge-R) 및 기능적 연구로 분석 되었다. 그 결과, 1주령 육계의 맹장에서 사료 내 인산분해효소의첨가량(1,000ppm에서 500ppm)이 감소함에 따라 에너지 대사와 관련된 131개 차등발현 유전자를 발굴하였다. 이 차등발현 유전자는 인산가수분해반응의 역반응인 인산화효소에 의해 활성화된 1) 단백질 자가인산화, 2) 산화적인산화 반응 등으로 ATP 에너지 생성과 관련 기능을 한다. 또한, 인산화효소에 의한 단당류(과당이나 만노스)의 인산화를 통해포도당 합성에 관여하는 유전자의 발현이 증가하였다. 이번 연구의 결과는 1주령 육계의 사료 내 인산분해효소 첨가수준에 따라 에너지 대사 기능이 어떻게 조절되고 영양분 사용이 성장에 어떤 영향을 미치는 지에 대한 정보를 제공할것이다.