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我国是肉鸡饲养和消费大国,消费者对鸡肉品质的需求也在不断提升。现代肉鸡育种重视生长速度和饲料效率的选育提高,导致肉鸡的脂肪沉积过多。造成肉鸡脂肪沉积过多的原因众多,如遗传、营养、环境和管理方式不当等。多余的脂肪并非机体正常的生理需求,反而会导致鸡肉品质下降,屠宰加工过程中也会污染环境和浪费资源。因而,探究影响肉鸡脂肪性状的分子遗传基础,挖掘脂肪沉积相关的重要候选基因,具有重要意义。随着RNA-seq技术的迅猛发展,海量的转录组测序数据应运而生。常规的统计分析方法已不能满足与重要经济性状有密切关系的目的基因的筛选需求。本文采用DIfferential Spars E Regulatory Network算法(本文简称DISCERN算法),分别对东北农业大学高、低脂系肉鸡(本文简称高、低脂系肉鸡)腹部脂肪组织和肝脏组织以及法国肉鸡腹部脂肪组织的三套RNA-seq数据中的所有基因进行评分,根据得分排序结果,搜索相关文献和资料,由此判断和筛选所得基因对脂肪沉积性状影响的重要程度。然后将筛选出的关键基因与其邻接基因的关系导入Cytoscape软件进行网络可视化,从而为后续肉鸡脂肪沉积的分子机制研究提供可参考的候选基因和揭示可能的基因调控关系。1.本文主要的方法创新:(1)为了描述基因网络中基因间联系的动态行为,本文定义了差异联系基因(Differential Linked Genes,本文简称DLGs)的概念:在两种不同的生理状态下(如高脂和低脂),某些基因与其他基因在基因网络结构中的联系方式发生了较大变化,这类基因被称为差异联系基因(DLGs)。(2)本研究采用DISCERN算法,剖分基因表达水平间的条件相关关系。通过线性拟合来表示一个基因的表达值由其他与之相关的基因各自的表达值权重总和来代替,从而评价鸡的转录因子如何调控每个基因在高、低脂系肉鸡腹部或肝脏组织基因网络中的位置和网络结构变化,计算相关得分(分值越高,网络结构变化越大)。2.本文的研究结果如下:(1)采用DISCERN算法,在高、低脂系肉鸡腹脂基因中,筛选出KLF12、WNT5A、FAF1、ACSS1、CEPT1、TLE3、SIPT5、FTO、CDK5、ABCD2、ALPK3、PECR和ACAD9这13个影响肉鸡脂肪沉积的候选基因;在高、低脂基因网络中均找到10个可能存在密切关系的基因关系对,如KLF12(能够明显激活PPARγ的启动子)在高脂中与OGN(调控脂肪细胞分化)和ACSBG2(参与脂肪酸氧化)存在邻接关系,在低脂中与STEAP3(铁还原酶,在肝脏中高表达)存在邻接关系。(2)采用DISCERN算法,在高、低脂系肉鸡肝脏基因中,筛选出ANGPTL2、APOD、CD38、CEBPD、FABP5、PLCG2、TGFB1、THRSPB、SCD5、APOA1、ECI2和HDLBP这12个影响肉鸡脂肪沉积的候选基因;在高、低脂基因网络中均找到4个可能存在密切关系的基因关系对,如SCD5(与脂质合成相关)在高脂中与OGN(可调控脂肪细胞分化)和PRDX3(参与鸡胚成纤维细胞增殖)有邻接关系,在低脂中与PPARGC1A(与脂肪分化相关)和FEZ1(与细胞生长调控相关)有邻接关系。(3)采用DISCERN算法,在法国肉鸡腹脂基因中,筛选出NPPC、FGF13、CERKL、GHRHR、SLC38A5、GATA4、PLAC8这7个影响肉鸡脂肪沉积的候选基因。(4)采用DISCERN算法与常规统计分析方法,对高、低脂系肉鸡腹脂基因筛选结果比较:发现有35个共同基因,如CFTR(调控前脂肪细胞增殖与分化)、COX3(参与细胞氧化能量代谢)、GPC4(脂肪因子,可与胰岛素受体结合)、SOAT1(胆固醇代谢关键基因)等基因可作为影响肉鸡脂肪沉积的候选基因。(5)采用DISCERN算法,筛选高、低脂系肉鸡腹脂与肝脏基因结果比较:发现有31个共同基因,其中包括CD47(脂肪酸转运蛋白)、CDK5RAP3(参与自噬调节)、FZD7(Wnt/β-catenin信号通路的共同受体)、METTL9(p53的一个下游基因)等基因。这说明即使存在部位差异,但相同基因在脂肪合成、代谢以及存储过程中依然发挥重要作用。(6)采用DISCERN算法,筛选高、低脂系肉鸡与法国肉鸡腹脂基因结果比较:只有12个共同基因,涉及到FGF8(参与生长发育)、UCN3(参与食欲控制和代谢调节)、GPC3(调控细胞生长和分化)、ATG5(自噬核心蛋白)等基因。本文采用DISCERN算法,剖析网络结构变化,通过对基因网络进行量化分析,在肉鸡腹部脂肪和肝脏组织中成功筛选出一批影响脂肪沉积的重要候选基因,对农业动物转录组测序数据分析方法进行了新的尝试和创新。