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本试验以奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)为模型,以乳蛋白前体物赖氨酸(Lys)与乳脂肪前体物乙酸为原料,研究Lys对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响,在此基础上进一步研究Lys与乙酸互作效应对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响,探讨Lys与乙酸对BMECs内乳成分合成中可能存在的协同与竞争关系,并从转录和翻译水平初步研究其影响机理,为实际生产中科学合理的通过乳成分前体物调控乳品质提供理论依据。论文由3个试验组成:试验1采用单因子完全随机试验设计,研究不同浓度Lys(0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和16.0mmol/L)对BMECs内乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响,筛选适宜的Lys培养浓度,其中,基础培养基中Lys浓度为0.5 mmol/L(对照)。结果表明:适宜浓度Lys与ATP含量、细胞增殖、CSN1S1、CSN3、mTOR、eIF4E和AMPKα1基因表达及mTOR、S6K1和AMPK磷酸化水平存在显著或趋于显著的剂量依赖关系;以Lys为1.0～2.0 mmol/L时促进效果较好,但16.0 mmol/L组抑制CSN1S1、CSN3、STAT5及mTOR信号通路基因表达,1.0～16.0 mmol/L组抑制4EBP1基因表达。Lys对甘油三酯(TAG)含量、FABP3、LPL、FASN、AGPAT6和GPAM基因表达的影响呈显著或趋于显著的剂量依赖关系,以2.0～4.0 mol/L时促进效果较好,但16.0 mmol/L组降低了SREBP1基因及蛋白表达,抑制了PPARG、FASN、SCD1、AGPAT6和GPAM基因表达。Lys对乳糖含量和GLUT1、HKI和HKII基因表达的影响呈显著的剂量依赖效应,以2.0～8.0 mmol/L时乳糖合成效果较好,但1.0～2.0 mmol/L组抑制HKII基因表达,16.0 mmol/L组抑制或减弱葡萄糖磷酸化和乳糖合成。综合得出,Lys为2.0 mmol/L时促进效果较好。试验2采用2×6二因子完全随机试验设计,研究乙酸对BMECs内乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响是否与Lys的剂量有关。因素一为Lys浓度,设0.5和2.0 mmol/L 2个水平,因素二为乙酸浓度,设0、4.0、6.0、8.0、10.0和12.0mmol/L6个水平,探讨Lys和乙酸在乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成中是否存在的互作效应及适宜组合。结果表明:乙酸促进乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因和蛋白表达及磷酸化水平,高剂量乙酸减弱或抑制对其作用的促进效果,以6.0 mmol/L时促进效果较好。Lys对乳蛋白、乳脂肪和乳糖的影响与试验1的结果相似,但较试验1抑制HKI表达。增加Lys浓度,可促进乙酸对STTAT5和elF4E基因表达及mTOR信号通路相关蛋白磷酸化水平的上调作用,缓解乙酸对CSN1S1基因表达的抑制作用;促进乙酸对长链脂肪酸摄取和转运、脂滴形成相关基因表达及PPARG和SREBP1基因与蛋白表达的上调作用;促进乙酸对β-4GALT1表达的上调作用,但抑制乙酸对HKI基因表达的促进作用,说明乙酸对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成的作用效果与Lys的剂量有关。综合以Lys为2.0 mmol/L、乙酸为6.0 mmol/L的组合促进效果较好。试验3采用2×6二因子完全随机试验设计,研究Lys对BMECs内乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响是否与乙酸的剂量有关。因素一为乙酸浓度,设0和6.0 mmol/L 2个水平,因素二为Lys浓度,设0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和16.0 mmol/L 6个水平,进一步探讨Lys和乙酸在乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成中存在的互作效应发挥出最大协同作用的适宜组合。结果表明:乙酸对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响与试验2的结果相似;Lys对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达的影响与试验1和试验2的结果相似。乙酸促进Lys对ATP含量、CSV2、CSN3、JAK2基因表达和mTOR信号通路相关基因表达及磷酸化水平的上调作用,增强Lys对细胞增殖的促进作用,但抑制低浓度Lys对CSN1S1表达的促进作用,缓解高浓度Lys对其表达的抑制作用;促进Lys对SREBP1和PPARP基因与蛋白及下游靶基因表达的上调作用,缓解Lys对AGPAT6的抑制效果,但抑制Lys对LPI和SCD1表达的促进作用;上调Lys对乳糖合成相关基因表达的促进作用,减缓Lys对HKII表达的抑制作用。综合以乙酸为6.0 mmol/L、Lys为1.0～2.0 mmol/L的组合促进效果较好。综合各项指标得出,Lys与乙酸互作效应对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成相关基因表达有显著的调节作用,可能通过JAK2/STAT5和mTOR信号通路调控乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成,且BMECs对Lys和乙酸的利用存在协同和竞争关系,以Lys为2.0 mmol/L、乙酸为6.0 mmol/L组合对乳蛋白、乳脂肪和乳糖合成的促进效果较好。