杜泊羊脱毛性状相关基因的筛选与差异基因的功能分析

来源 :宁夏大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yanhe100
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肉羊生产中,若能培育出春季自动脱毛的新品种,便能够省去剪毛的繁琐操作,方便生产管理,是现代化养殖的育种方向之一。本研究以杜泊母羊极端表型脱毛组(S组,5只)、不脱毛组(N组,3只)为试验对象,分别于2019年9月27号,2020年1月3号和2020年3月17对其皮肤组织进行采样,采取高通量测序及生物信息学等方式,对差异表达的基因进行分析,采用GO分析、KEGG信号通路分析、表达模式分析和WGCNA分析等生物信息学方法筛选与脱毛性状相关的基因,并进行qRT-PCR验证。结果如下:1.通过RNA-seq技术,共有2533个差异表达基因(DEGs),其中在S组共筛选出2120个DEGs,在N组共筛选出389个DEGs,在S-vs-N组共有1011个DEGs。对所有DEGs进行GO和KEGG分析,发现较多的DEGs富集在细胞、细胞部分、细胞过程、生物学调节、代谢过程、结合、催化剂活性等功能条目以及免疫和内分泌系统、信号分子与相互作用、脂类代谢、信号转导、疾病相关等相关通路。2.通过对Wnt通路DEGs和角蛋白的表达模式分析,确定了与性状相关的基因表达模式,分别为A模式(在生长期(Anagen)高表达),T模式(在休止期(Telogen)高表达)。将A模式的5个基因:FZD3、FZD10、LEF1、WNT10B和WNT6作为生长期发挥作用的候选基因。同时确定了脱毛杜泊羊毛囊循环的阶段为:9月为生长期,1月为休止期,3月为生长早期。不脱毛杜泊羊毛囊循环的阶段为:9月生长期,1月退行早期,3月退行中期。3.对所有DEGs进行表达模式分析,共有970个DEGs符合A和T模式,其中T模式有394个DEGs,A模式有576个DEGs。通过对970个DEGs进行KEGG通路分析,共富集到302条通路。其中Wnt、细胞周期、雌激素信号通路、黑色素生成、Gap junction、RNA转运等通路可能在毛囊的生长期起作用。PI3K-Akt、Ras、NF-kappaB、Jak-STAT、抗原处理和呈递、FcyR介导的吞噬作用、内吞作用、泛素介导的蛋白质水解、钙信号等通路可能在毛囊的休止期起作用。根据PI3K-Akt、Ras、NF-kappa B和Jak-STAT等通路的KEGG图构建毛囊休止期调控网络,筛选出 10 个基因:PDGFD、VEGFA、PDGFRB、JAK1、BCL-2、MMP14、ZAP70、GNB3、GAB2 和IRS-1可能影响绵羊的脱毛性状。4.通过对所有基因进行WGCNA分析,发现firebrick3和grey60模块与脱毛性状相关性最高。对两模块连通性排名前十的hub基因进行表达模式分析,发现模块中的基因均符合A、T模式,这些基因将作为候选基因进行下一步的研究。5.采用实时荧光定量PCR技术定量检测20个基因的表达水平,结果显示qRT-PCR定量水平与转录组测序结果的变化趋势基本一致。本试验筛选到若干个与绵羊脱毛性状相关的候选基因,有助于解析绵羊脱毛性状相关的分子调控机制,并为最终能够培育春季自动脱毛的肉羊新品种奠定理论基础。
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