转录组与蛋白质组学联合解析赤水乌骨鸡绿壳性状的研究

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绿壳性状是绿壳蛋鸡重要的经济性状,但由于个体间的遗传差异,绿壳蛋的着色程度会有较大差异。为解析绿壳蛋着色差异的分子机制,本研究旨在通过转录组(RNA-Seq)与蛋白组学串联质谱标签(TMT)技术解析赤水乌骨鸡绿壳性状的分子机制,为绿壳蛋蛋壳颜色研究提供理论依据。本试验以280日龄赤水乌骨鸡纯系为研究对象,用蛋壳颜色测定仪连续测定14天每只鸡产蛋的蛋壳颜色,根据蛋壳颜色分为深绿色蛋(SL)和浅绿色蛋(QL)两组。每组屠宰3只鸡,采集蛋壳腺,通过RNA-Seq和蛋白组学TMT技术筛选不同组的差异表达基因(DEGs)和差异表达蛋白(DEPs),并对这些差异表达基因和蛋白进行GO(Gene Ontology,GO)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,以期挖掘调控绿壳蛋蛋壳颜色深浅的候选基因、蛋白及信号通路。通过分析这些基因和蛋白影响绿壳蛋颜色的可能机制,为下一步筛选绿壳蛋颜色性状的分子标记奠定基础。主要研究结果如下:1赤水乌骨鸡蛋壳腺组织转录组分析本研究对深绿与浅绿组蛋壳腺转录组测序分析,共筛选到93个DEGs,其中59个在深绿组中显著上调,34个显著下调。经GO和KEGG等综合分析,DEGs主要显著性富集的是钠离子转运、负离子结合、肌质网膜、矿物质吸收以及亚油酸的新陈代谢等方面。结合胆绿素沉积到蛋壳表面的过程,发现TF、SCNN1家族基因、CYP450家族基因、SLC家族基因、FAM家族基因、固酮调节钠的重吸收、α-亚麻酸代谢和花生四烯酸代谢的信号通路可能是影响蛋壳颜色的重要基因和通路。利用q RT-PCR技术检测6个候选基因在蛋壳腺组织中的m RNA表达量,以验证数据结果的可靠性。2赤水乌骨鸡蛋壳腺组织蛋白组学分析采用蛋白质组学TMT技术分析产深绿和浅绿组赤水乌骨鸡母鸡蛋壳腺组织。结果显示,共鉴定到5958个可定量蛋白,其中102个DEPs在深绿与浅绿组中显著差异表达,其中46个在深绿组中显著上调,56个显著下调。亚细胞定位显示这些DEPs多数定位于细胞核、细胞质、细胞膜和线粒体,主要参与激素反应、跨膜转运活性、跨膜酶激、转运活性、细胞刺激反应、激活调控、生长因子、上皮细胞调节、凝血调节、化学反应等生物过程。通过功能分析发现HSD17B7、TXNRD2、KNG1蛋白与SLC家族蛋白的显著差异表达有助于催化或抑制血红素合成,影响胆绿素沉积到蛋壳表面的含量,而碳水化合物跨膜转运活性功能以及类固醇激素生物合成的信号通路可能是影响绿壳蛋中胆绿素合成或转运的关键功能和通路。3转录组和蛋白组联合分析对蛋壳腺转录组测序发现,SLC34A2、SLC20A1等基因在深绿组中显著上调;对蛋壳腺蛋白组研究中发现SLC35A5、SLC22A15b、SLC4A4和SLC2A1蛋白在深绿组中显著上调,亚细胞定位显示SLC家族显著DEPs均定位于细胞膜上。本研究中推测SLC家族的转运基因、蛋白作为细胞粘附间的有效媒介,通过的部分基因、蛋白的上调对钙等无机离子运输作用不同,影响蛋壳钙化过程,导致胆绿素的沉积量有所差异。通过转录组和蛋白组KEGG信号通路关联分析,类固醇激素生物合成均富集两个组学中,结合绿壳蛋的形成机制分析,类固醇激素生物合成在绿蛋壳颜色形成过程中具有调控作用。综上所述,赤水乌骨鸡绿壳蛋颜色差异是受多基因调控的,其中SLC家族基因和蛋白在调控中起着重要影响。该研究为揭示赤水乌骨鸡不同绿色程度蛋壳形成的调控机制提供了理论基础。
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