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鸟类蛋壳颜色不仅具有加固蛋壳强度和仿生躲避捕食的功能,还能吸引雄鸟更多的交配和参与幼鸟的哺育,对鸟类有着重要的作用。禽类绿壳蛋是一个重要的经济性状,随着消费者对绿壳蛋的需求增加,绿壳蛋品系家禽的选育早已成为当今国内畜禽产品研究的一大热点。蛋壳中胆绿素含量是鸟类绿壳蛋形成的关键,但胆绿素的来源问题至今尚未解决,而且由于遗传背景不同,禽类绿壳蛋性状形成的分子机制也存在较大差异。为研究鸭绿壳蛋性状形成的分子机制,本研究拟以白壳蛋鸭和绿壳蛋鸭为研究对象,首先通过测定绿壳蛋和白壳蛋鸭蛋壳、血液、肝脏和壳腺部等的胆绿素含量,以及白壳蛋鸭和绿壳蛋鸭壳腺部胆绿素合成关键基因血红素加氧酶1(HO-1)的蛋白定位,初步分析鸭蛋壳胆绿素的来源。然后基于高通量测序技术,对白壳蛋和绿壳蛋鸭壳腺部组织进行mRNA和miRNA测序,筛选出影响鸭绿壳蛋形成的关键mRNA和差异miRNA,以探寻鸭绿壳蛋形成的分子机制。试验结果发现:绿壳蛋蛋壳中胆绿素含量极显著高于白壳蛋(P<0.01),绿壳蛋鸭壳腺部胆绿素含量高于白壳蛋鸭,而绿壳蛋鸭血清胆绿素含量低于白壳蛋鸭。另外,HO-1蛋白在白壳蛋鸭和绿壳蛋鸭壳腺部上皮细胞均高表达,但不存在明显差异。转录组测序结果中,6个测序样品共获得34.64Gb高质量Clean Data,各样品Clean Data均达到5.29Gb,Q30碱基百分比在95.41%及以上,生物学重复样品之间相关程度较高,相关性均达到了 0.8276以上。相对于白壳蛋鸭壳腺部,绿壳蛋鸭壳腺部中有457个显著上调表达基因,311个显著下调表达基因。另外,将所有显著差异表达基因进行层次聚类分析发现,这些差异表达基因一共分为了1～9组。通过利用KEGG数据库对差异表达基因进行通路富集,发现一条由10个基因参与的胆绿素合成和代谢通路被富集,其中ALAS1在绿壳蛋鸭壳腺部显著上调。胆绿素合成和代谢关键基因与差异表达基因进行蛋白网络互作分析结果发现,存在10个可能参与胆绿素合成的差异表达基因,ALAS1基因处于蛋白网络互作的核心位置。差异表达基因聚类分析发现,ALAS1基因与PER2基因和NFE2L1基因表达类似。转运基因与胆绿素合成相关基因聚类结果显示,一些转运基因的表达模式与胆绿素合成通路中关键基因的表达模式类似,例如TAL和SLC13A5基因的表达模式分别于HMOX-1基因和ALAS1基因类似。miRNA测序结果发现,在绿壳蛋鸭和白壳蛋鸭壳腺部共预测到269个miRNAs,其中已知miRNAs 245个,新预测miRNAs 24个。存在169个差异miRNAs,包括85个上调miRNAs,84个下调miRNAs,共预测获得4,872个靶基因,但是没发现差异显著miRNAs。样本间miRNAs表达量分析发现,各样品之间相关性均较高。GO分析显示,存在参与血红素结合的分子功能(富集基因=23,P=0.00884),并且大部分均伴有电子和铁离子的转运功能。另外,预测到gga-miR-133b、gga-miR-193b-3p和gga-miR-449a的靶基因有参与胆绿素合成基因(HMOX1)和大量的有机物转运代谢基因。以上研究表明,胆绿素是决定鸭绿壳蛋形成的主要原因,其很有可能由鸭壳腺部上皮细胞合成和分泌。鸭壳腺部中ALAS1可能是影响绿壳蛋形成的一个关键基因,PER2和NF-E2L1可能通过调节ALAS1基因的表达,间接的参与鸭绿壳蛋的形成。另外,TAL和SLC13A5等转运基因可能通过调节胆绿素合成相关底物的转运,参与绿壳蛋的形成。部分miRNAs可能参与了鸭绿壳蛋性状的形成调控,但整体上miRNAs可能不是影响鸭绿壳蛋形成的主要因素。