利用转录组测序筛选发情期川中黑山羊卵巢高低繁相关的mRNA及lncRNA

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山羊的卵巢是决定其繁殖力的重要器官。卵巢的功能调控是一个复杂的过程,受众多激素和基因的共同影响,在产羔性能不同的山羊卵巢中,可能存在表达量差异的相关因子。目前,提高山羊生产力是山羊育种者最重要的目标之一,但是调控山羊繁殖的分子机制尚不清楚。本研究通过转录组测序技术(RNA-Seq),结合生物信息学分析等方法,研究我国川中黑山羊高繁羊(≥3胎,每胎≥2羔)和低繁羊(≥3胎,每胎=1羔)mRNA及lncRNA的表达差异,探究他们的功能及参与的信号通路,揭示相关基因及lncRNA在调控发情期高繁和低繁川中黑山羊卵巢功能的分子机制,为了解与山羊繁殖力有关的分子遗传机制提供理论依据,也可为优质高产山羊科学选种选育奠定基础。主要研究结果如下:(1)在低繁殖力和高繁殖力山羊之间共筛选了1353个差异表达的mRNA(P<0.05)和168个差异表达的lncRNA(P<0.05);其中,PVALB(P<0.01)的差异表达最为显著,PVALB的表达与类固醇产生有关,其显著上调可能影响山羊卵巢的功能。此外,差异表达并在高繁山羊中显著上调的RXRG(P<0.05)在母畜的繁殖过程中起重要作用,可作为母畜繁殖力的候选分子标记。通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)的方法验证了随机选择的差异表达mRNA和lncRNA,定量结果与测序结果基本一致。(2)差异表达mRNA的GO Term主要与多细胞生物进程、质膜组成及质膜的活动有关,推测在发情期高繁羊卵巢的物质交换频繁以及细胞活动较为旺盛,其中参与多细胞生物进程条目的IL1R2对山羊繁殖性能可能有显著影响,可作为评价山羊繁殖力的候选基因。mRNA的KEGG信号通路富集分析表明,差异表达的SRD5A2、LOC102191297和LOC102171967等基因参与了类固醇激素生物合成的代谢通路,该通路与动物繁殖力密切相关。(3)lncRNA的靶基因KEGG信号通路富集分析表明,lncRNA的靶基因MYC、SMAD6和BMP2富集在TGF-β信号通路上,lncRNA可能通过介导MYC、SMAD6和BMP2的表达,影响TGF-β信号通路的正常调控,进而调控高低繁川中黑山羊卵巢的功能。(4)mRNA-lncRNA联合分析表明,差异表达的lncRNA ENSCHIT00000005909和ENSCHIT00000005910通过调控差异表达的IL1R2,进而调控卵巢的功能,影响山羊的产羔数。本研究以卵巢组织为试验材料,从转录组层面分析了可能导致山羊产羔数差异的mRNA和lncRNA,初步筛选到一些影响山羊繁殖性能的关键基因,并阐述了导致山羊繁殖力差异的分子机制,研究结果为解释山羊多羔性状形成的遗传机制提供了理论基础,也为优质高产山羊品种的选育提供了科学指导。
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