基于比较转录组学方法挖掘影响猪脂肪沉积的关键基因

来源 :云南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yixiangren1976
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为挖掘影响猪脂肪沉积的关键基因,本研究以脂肪沉积能力差异较大的地方品种撒坝猪和引进品种大白猪为素材,基于高通量测序技术和生物信息学方法对90~100kg体重的3头撒坝猪和3头大白猪背部脂肪组织的转录组谱进行比较分析;基于GEO公共数据库中高、低背膘厚的各10头大白猪背部脂肪组织转录组数据,采用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和随机森林(random forest,RF)法挖掘影响脂肪沉积的候选基因。主要研究结果如下:(1)差异表达RNA筛选。通过比较撒坝猪和大白猪背脂转录组谱,共识别705个显著差异表达m RNA,其中撒坝猪有351个高表达和354个低表达m RNA;共识别50个显著差异表达lncRNA,其中有撒坝猪23个高表达和27个低表达lncRNA;共识别27个显著差异表达circRNA,其中撒坝猪有7个高表达和20个低表达circRNA。(2)差异表达基因功能分析与关键基因鉴定。GO分析显示,705个差异表达基因共富集到228个GO条目上,其中180个GO条目与生物学过程(BP)相关、16个GO条目与细胞组分(CC)相关、32个GO条目与分子功能(MF)相关。这些差异基因主要参与脂肪酸代谢、单羧酸生物合成等生物学过程,具有单加氧酶活性、肽结合、β淀粉样蛋白结合、钙离子结合等分子功能。KEGG富集分析显示,这些差异基因共富集到55条通路上,主要包括PPAR信号通路、脂肪酸代谢通路、MAPK信号通路以及脂肪细胞因子信号传导信号通路等通路。在705个差异基因中,有114个基因位于与脂肪沉积相关的QTL内,PPI网络分析识别出5个基因CRK、SGK1、CCNB2、UBE3A和ACLY为猪脂肪沉积相关的关键基因。(3)差异lncRNA靶基因识别与功能分析。38个差异lncRNAs共靶向到99个差异表达基因,这些靶基因显著富集于154个GO条目上,包括135条BPs、6条CCs和12条MFs,主要参与脂质储存、脂肪细胞分化调节、脂质储存调节、脂肪酸分解代谢、脂肪细胞分化、脂肪酸运输、脂质存储、细胞生长调节、脂质定位正向调节等脂肪代谢相关过程。99个靶基因共显著富集在23条KEGG通路上,其中ECM-receptor交互、脂肪酸降解和脂肪酸代谢等3条通路与脂肪代谢密切相关。(4)差异表达circRNA来源基因功能分析。差异表达circRNA来源基因主要富集到45条GO条目上,包括29条BPs、6条CCs和9条MFs。cricRNA来源基因主要具有GTP酶激活剂活性和酶激活剂活性,主要富集于PPAR、脂肪酸代谢和脂肪酸生物合成等脂肪沉积相关通路上。(5)基于公共数据集的脂肪沉积相关基因共表达模块和关键基因挖掘。通过WGCNA共识别与脂肪沉积相关基因共表达模块18个,其中黄色模块为与脂肪沉积最显著相关模块(r=0.66,P=0.002);RF分类模型结果显示,EFR3A、VCPIP1、APC、UBR2和GLIS3G共5个基因对样品分类有较高贡献度,鉴定为与脂肪沉积相关的关键候选基因。本研究通过利用比较转录组学方法筛选出了与猪脂肪沉积相关的差异表达RNA,并识别出与脂肪沉积相关的关键分子,研究结果为利用分子育种手段改良猪脂肪沉积性状提供了一定的科学基础和依据。
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