【摘 要】
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鸡胚性腺发育对于其性别决定和生长发育至关重要,同时也直接影响成鸡的生产性能。鸡胚发育过程中,在性别决定时期之前,雄性和雌性都形成左右两个性腺。在性别决定和分化过程中,雄性个体逐渐形成左右两侧形态完整且功能正常的一对性腺并最终发育成对称的睾丸。但在雌性个体中,左侧性腺发育正常,而右侧性腺不发育,最后左侧单独形成卵巢,而右侧不形成卵巢并退化。对于这种在性别和左右两个层次的不对称发育模式,目前在基因表达
【基金项目】
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国家自然科学基金(31872351);
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鸡胚性腺发育对于其性别决定和生长发育至关重要,同时也直接影响成鸡的生产性能。鸡胚发育过程中,在性别决定时期之前,雄性和雌性都形成左右两个性腺。在性别决定和分化过程中,雄性个体逐渐形成左右两侧形态完整且功能正常的一对性腺并最终发育成对称的睾丸。但在雌性个体中,左侧性腺发育正常,而右侧性腺不发育,最后左侧单独形成卵巢,而右侧不形成卵巢并退化。对于这种在性别和左右两个层次的不对称发育模式,目前在基因表达层面已经有一定分析,而对造成这一现象更深入的表观遗传调控机制的解释尚未见报道。组蛋白修饰对于染色质结构和基因表达至关重要,在鸡胚性腺发育中也可能起到了重要作用。本课题利用组织ChIP-Seq技术,将H3K27ac组蛋白作为抗体分别对E5.5时期雌雄两侧性腺的活性染色质区域进行研究和分析。旨在从表观遗传学的角度,通过高通量组学数据对鸡性腺雌雄不对称和左右不对称发育的生物学过程及性别决定和发育进行解释。本研究主要结果如下:(1)本课题通过对E5.5的鸡胚性腺进行RNA测序,得出在E5.5时,不同性别间的基因表达差异大于左右侧的基因表达差异,性别间的差异表达基因有30%位于性染色体上而左右侧的仅有5%。并且,雌性左右侧的基因表达差异大于雄性左右侧基因表达差异。(2)在不同性别之间比较得出的差异表达基因分别富集到各自雌雄性别分化、性腺发育、性别发育等通路,其中FOXL2等基因和DMRT1等基因分别在雌性和雄性性别发育中起到重要作用。在单独性别的左右性腺之间的比较中,得出仅在雌性中,左侧较右侧特异高表达的基因富集到了与配子发育相关的通路。(3)本课题利用ChIP-Seq所得到的数据,在雌性左侧、雌性右侧、雄性左侧和雄性右侧性腺中分别鉴定出61767、27379、63084、37746个H3K27ac结合位点。同一性别的左右性腺peak重叠分析得出,左侧特有peak占左侧70%以上,右侧特有peak占右侧47%以上,说明在两种性别中,左右侧H3K27ac的修饰差异都较大,且程度相似。结合RNA-Seq所得到数据,结果发现,雌性较雄性特有的H3K27ac修饰的临近432个较高表达基因的表达量在雌性中显著高于雄性;而雄性较雌性特有的H3K27ac修饰的946个较高表达基因的表达量在雄性中显著高于雌性。本研究推断性腺中H3K27ac的修饰对染色体的活性调控以及性别决定基因的表达分别在雌雄两个性别的分化中都起到了重要作用。(4)联合分析ChIP-Seq以及RNA-Seq的数据得出,在雌性中左侧较右侧特有的具有H3K27ac修饰的1551个较高表达基因,表达量在雌性左侧中显著高于雌性右侧,说明左侧性腺的染色质的激活对左侧性腺单独发育起到了关键作用;而在雄性中左侧较右侧特有的具有H3K27ac修饰的1589个较高表达基因,表达量在雄性左右表达量并没有显著差异,说明左侧染色质的多区域激活,并没有导致左侧性腺的基因上调以及左右性腺的发育的表型差异。本研究推测,在雌性中左右侧性腺发育的差异有一部分是由于H3K27ac的修饰差异导致,而在雄性中,左右侧H3K27ac的差异并没有导致左右侧性腺发育的差异。可能存在别的机制覆盖或者代替了染色质活性的差异,使左右细胞表型无差异。本课题利用高通量测序与多组学联合分析,初步分析了E5.5鸡胚性腺发育的过程中,H3K27ac的修饰差异和相关基因表达的差异,为解释性腺的不对称提供了重要依据,同时为表观遗传在鸡胚性腺发育的重要作用进行了论证,为农业动物家禽生产实践奠定了研究基础。
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