大量研究已经证实,在日粮中添加富含不饱和脂肪酸的植物油(大豆油、亚麻籽油、红花油和鱼油等)可以产生乳脂抑制现象,即:乳脂生成特别是从头合成途径生成的短中链脂肪酸的含量会受到显著抑制,而不饱和脂肪酸的含量会相对升高,这样乳脂中脂肪酸成分会发生明显变化,更符合人类健康的需求。这种乳脂抑制现象也为研究乳脂合成和代谢调控机理提供了一个理想的试验模型。牛奶的乳脂生成涉及到一个复杂的代谢调控网络,需要大量影响脂肪酸合成的关键酶和转录因子的参与。非编码RNA(nc RNA,包括mi RNA和长链非编码RNA)在转录水平对基因的表达具有重要的调控作用,已有研究发现mi RNA和长链非编码RNA(lnc RNA)参与了脂肪生成和肌肉分化的调控,还有研究提示mi RNA也在反刍动物的乳腺发育、泌乳和泌乳周期调控上可能发挥重要作用,但非编码RNA是否在乳脂合成过程中发挥作用仍不清楚。本研究以处于泌乳中期的加拿大荷斯坦奶牛为对象,分析了日粮中分别添加5%亚麻籽油(亚麻籽油处理组)或5%红花油(红花油处理组)对奶牛乳脂生成和乳脂组成成分的影响,并利用高通量测序技术(小RNA测序和RNA测序)研究乳腺乳脂生成变化过程中乳腺组织mi RNA和长链非编码RNA表达谱的变化,并利用生物信息学方法研究相关关键非编码RNA在乳脂合成中的生物学功能。近年来研究发现,牛奶中也存在RNA,因此,探索牛奶中mi RNA的种类将为研究乳腺的活体采样替代方法和牛奶mi RNA功能提供重要参考。本研究取得了以下创新性结果:1、奶牛日粮中分别添加5%亚麻籽油或5%红花油对乳脂合成和脂肪酸成分的影响在亚麻籽油处理组和红花油组的处理后期Day+28(相对于对照组Day-14),两种处理组均导致乳脂率显著降低,分别降低了34.2%和29.9%。在两个处理中,饱和脂肪酸含量受到的影响一致,6个饱和脂肪酸(C4:0、C6:0、C8:0、C14:0、C16:0和C17:0)的含量均显著降低,C18:0在处理前期(Day+7)显著升高,随后降低到对照组水平。不饱和脂肪酸中,有4个(C18:1n11t、C20:3n3、C20:5n3和CLA:10t12c)的含量在两种处理中均显著升高;而C14:1的含量受两种处理的影响均显著下降。少量脂肪酸仅在一种处理中受到显著调控。2、奶牛日粮中分别添加5%亚麻籽油或5%红花油对乳腺mi RNA转录组的影响本研究构建了小RNA测序的分析流程,分析了乳腺mi RNA转录组的特点,并分别研究了日粮中添加5%亚麻籽油或5%红花油对乳腺转录组的影响,发现在处理后期(Day+28)共有27个mi RNA的表达受到显著调控(P<0.05)。在乳腺中,有321个已知mi RNA表达并鉴定了176个高可信度的新mi RNA。表达最高的10个mi RNA占总mi RNA表达量的70.48%。在亚麻籽油处理组和红花油处理组,分别有14个和22个mi RNA的表达发生显著变化;其中7个mi RNA在两个处理组中均受到显著调控,被定义为核心差异表达mi RNA。IPA功能富集分析表明,核心差异表达mi RNA与乳脂合成相关。3、奶牛日粮中添加5%亚麻籽油或5%红花油对乳腺长链非编码RNA(lnc RNA)转录组的影响本研究构建了完整严格的lnc RNA鉴定流程,分析了乳腺lnc RNA转录组的特点,并分别研究了日粮中添加5%亚麻籽油或5%红花油对乳腺转录组的影响。研究发现,在乳腺组织共鉴定了4113个lnc RNA及其编码的6497个转录本。在亚麻籽油处理组和红花油处理组,乳腺组织分别有140和85个lnc RNA差异表达。差异表达的lnc RNA不仅出现在处理后期(Day+28),也出现在处理前期(Day+7)。4、牛奶mi RNA转录组与乳腺mi RNA转录组的比较分析本研究建立并优化了牛奶三种组分(乳脂、乳清和体细胞)中总RNA的提取方法,并成功构建了小RNA测序文库,以用于小RNA测序分析。通过对乳脂、乳清和体细胞中的小RNA测序分析,分别鉴定了210、200和249个已知mi RNA,以及33、31和36个新mi RNA。通过对比乳脂、乳清、体细胞和乳腺组织的mi RNA表达谱,发现乳脂mi RNA表达谱与乳腺mi RNA表达谱最为接近而且相关系数很高,因此,本研究认为,乳脂是替代乳腺活体采样以研究乳腺mi RNA转录组的最佳替代方法。乳脂、乳清和体细胞各自表达最高的20个mi RNA中有14个是共有的;乳清、体细胞和乳腺组织也存在各自特异高表达的mi RNA。牛奶中高表达的14个mi RNA与乳腺泌乳以及个体发育等相关。