短途运输应激对秦川牛血液生理生化的影响及血液转录组特征分析

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运输是肉牛生产中的关键环节,运输会导致肉牛神经系统、免疫系统和代谢系统的紊乱,每年运输给肉牛产业造成了巨大的经济损失。大多数研究集中于长途运输对动物健康的影响,缺乏对短途运输的关注。本研究旨在通过测量血液学指标和血液转录组学分析来研究短途运输对肉牛的影响。本试验以10头健康状况良好的成年秦川牛为研究对象,分别于运输前和运输后采集颈静脉血液,用于后续实验。(1)运输前后血液生理生化指标检测:研究结果表明,运输后应激相关标记物白细胞数量显著增加(P<0.05);血红蛋白、红细胞数量和血细胞比容显著下降(P<0.05),该结果表明秦川牛运输后代谢水平降低;甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白的含量显著降低(P<0.05)且葡萄糖水平在运输后呈现出下降趋势,说明运输增加了秦川牛能量消耗,但使用量不足以激活糖原分解。(2)血液样品转录组测序结果分析:采集的血液样品去除红细胞后提取RNA,交由圣翌生物科技股份有限公司进行转录组测序,包括mRNA-seq和miRNA-seq。测序完成后对测序数据进行质量控制等处理并以log2|fold change|>1且FDR<0.05为标准对测序数据进行筛选,获得1092个差异表达的基因(329个上调,763个下调)和114个差异表达的miRNA(40个上调,74个下调)。随机挑选12个差异表达的基因和差异表达的miRNA进行实时定量PCR验证,试验结果显示:差异表达基因验证的一致性为75%,差异表达miRNA验证的一致性为100%。对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析,结果显示差异表达基因在代谢通路和与B细胞功能相关的通路大量富集。(3)mRNA和miRNA共表达网络的构建:由于差异基因的功能富集分析没能鉴定出与肉牛短途运输相关的关键基因,所以进一步在所有基因中筛选出绝对中位差top 5000的基因构建共表达网络,通过加权共表达网络分析鉴定出11个独立的模块。通过蛋白质-蛋白质相互作用分析获得30个关键基因,再结合qRT-PCR的验证以及与B细胞功能的相关性,将SMC3、JUN和CXCL10三个基因作为识别短途运输的潜在分子标记;将数据预处理后,对miRNA进行共表达网络构建,通过加权共表达网络分析鉴定出四个独立的模块。根据它们与30个关键基因的相关性,鉴定出miRNA中的青色模块是本研究中的关键模块。通过miRNA靶向关系预测构建了青色模块中miRNA与靶向基因的调控网络,将靶向关键基因的miRNA定义为关键miRNA。此外,CD40和ITPKB具有相同的靶向miRNA即miR-339a/b。综上所述,B细胞分化、增殖、存活和凋亡的紊乱是肉牛遭受短途运输后的重要表现。SMC3、JUN和CXCL10可以作为潜在的分子标记,关键miRNAs与关键基因的靶向关系为预测和治疗肉牛短途运输提供实用价值。
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