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为探讨miRNA和mRNA在热应激和非热应激奶牛乳腺中的调控作用,并筛选出一些重要的miRNA和mRNA,用于后续改善奶牛热应激研究,以提高奶牛产奶量。本试验采用高通量测序的方法,鉴定了荷斯坦奶牛乳腺热应激(HS)时期和非热应激(NS)时期miRNA和mRNA的表达谱及其差异性表达情况,并进行了 GO富集分析和KEGG通路分析,以期探讨相关miRNA和mRNA在奶牛热应激中的调控功能。本试验共划分为两个部分:试验一:热应激对荷斯坦奶牛乳腺miRNA的影响研究。本部分分析了荷斯坦奶牛热应激和非热应激时期乳腺miRNA的变化。利用高通量测序技术,本次测序在两组文库中共检出1273个miRNAs,其中891个miRNAs在两组中共表达,315个miRNAs在HS组特异性表达,67个miRNAs在NS组特异性表达。差异分析发现共有138个差异表达的miRNAs(P<0.05),有95个miRNAs在HS组上调,43个miRNAs在HS组下调,其中有26个表达量超过100。对全部miRNA的靶基因进行预测,得到13140个靶基因。对138个差异表达的miRNA的靶基因进行GO富集和KEGG通路分析,发现主要的代谢通路涉及MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、内吞作用(Endocytosis)、溶酶体(Lysosome)、细胞凋亡(Apoptosis)和自噬的调节(Regulation ofautophagy)等生理过程。进一步的分析结果表明,bta-let-7c、bta-let-7e、bta-mir-181d、bta-mir-452 和 bta-mir-31 这些在热应激中表达升高的miRNA可能通过靶基因IL-1在热应激奶牛乳腺中发挥作用。此外,bta-mir-25和bta-mir-382可能通过靶基因JNK参与MAPK通路上调节,从而影响热应激条件下奶牛乳腺的功能。综上所述,我们发现热应激会引起奶牛特定miRNA表达的差异,这些miRNA通过靶基因参与相应的代谢通路,从而影响热应激条件下奶牛乳腺的功能。试验二:热应激对荷斯坦奶牛乳腺mRNA的影响研究。本部分旨在探讨热应激对荷斯坦奶牛乳腺mRNA的影响。同样以热应激和非热应激时期的荷斯坦奶牛为研究对象,进行了转录组高通量测序,探明了处于热应激和非热应激时期奶牛乳腺mRNA的差异表达情况,并对差异表达mRNA进行统计分析、GO富集分析和KEGG通路分析,以探究目标基因潜在的生物学功能。对8个mRNA进行实时荧光定量分析,并比对测序结果以验证RNA-seq的准确性。具体研究内容和试验结果如下:(1)对于处于热应激和非热应激时期的奶牛乳腺转录组测序中,共得到了 659个mRNA在两组间差异表达,其中292个mRNA在热应激时期上调,367个mRNA在热应激时期下调。(2)差异mRNA共显著富集现在278个GO条目和31个通路中,包括黏着斑(Focal adhesion)、血小板活化(Platelet activation)和甲状腺激素合成(Thyroid hormone synthesis)等生物学通路。其中,热应激显著提高了 NR4A1和IgFBp3等mRNA的表达,它们可能通过醛固酮合成和分泌以及自噬等过程最终影响到热应激条件下奶牛乳腺的功能。综合考虑,可以发现热应激会改变奶牛乳腺中相关激素合成,并且影响诸多生理过程,最终导致乳腺功能在热应激条件下发生改变。本试验发现在热应激荷斯坦奶牛乳腺中差异表达的包括FGFR在内的mRNA被预测为差异表达的miRNA的靶基因,并且差异mRNA所富集的通路有10个与差异miRNA靶基因所富集通路重合。此外,还有包括IL1等被预测为差异表达miRNA靶基因的亚型,在本试验中以差异表达mRNA的形式被检测发现。