藏鸡肌肉组织中mRNA和miRNA表达谱研究及miRNA-499-5p功能的初步鉴定

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藏鸡是我国一种独有的珍贵家禽,它的肌肉发育规律有着自身的特殊性。前人针对藏鸡的研究多集中于其生长发育规律以及基因多态性与生长性状的相关性分析,对藏鸡肌肉发育的分子机理尚无较系统的研究。因此,本研究以120日龄和150日龄的藏鸡腿肌组织为研究材料,首先,利用高通量测序技术筛选不同发育时期的藏鸡腿肌组织差异表达基因和miRNA,并利用qRT-PCR技术对测序结果进行验证。然后,将获得的差异表达基因和miRNA进行富集分析,得到显著富集的信号通路,两者联合分析获得mRNA-miRNA调控网络。最后,利用体外注射和高通量测序等技术对差异表达的miR-499-5p功能进行了初步鉴定。主要研究结果如下:1.藏鸡不同发育时期腿肌组织的转录组测序原始测序数据经过滤后,两组样本共得到1.85亿条Clean reads,分别有78.08%和76.66%的Clean reads比对到鸡的参考基因组上。对两组样本进行差异表达分析,与120日龄藏鸡相比,150日龄藏鸡腿肌组织中共有1 691个差异表达基因,其中上调基因有330个,下调基因有1361个。差异表达基因中与肌肉发育相关的基因如APOBEC2、MUSTN1、GDF-8和SMYD1均被检测到差异表达。随机选择的5个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果表明其表达趋势与测序结果一致。对差异表达基因进行GO和KEGG分析,GO富集分析显示,在富集前10的条目中,免疫系统过程的正调节和免疫系统过程等与免疫相关的条目被显著富集。KEGG分析显示,PI3K-Akt等信号通路被显著富集。结果表明差异表达基因可能通过上述通路参与了肌肉发育的调控。2.藏鸡不同发育时期腿肌组织的小RNA测序原始测序数据经过滤后,两组样本共得到0.24亿条Clean reads。对两组样本的miRNA序列长度进行分析,发现miRNA序列主要集中在21~24 nt,其中长度为22 nt的miRNA序列在两组样本中最多。差异表达分析发现,与120日龄藏鸡相比,150日龄藏鸡腿肌组织中共有22个差异表达miRNA,其中9个上调,13个下调。其中,肌肉组织特异性表达的miR-499-5p被检测到显著下调。随机选择的5个差异表达miRNA进行qRT-PCR验证,结果表明其表达趋势与测序结果一致。对差异表达的miRNA进行靶基因预测并对靶基因进行KEGG分析,发现预测到的靶基因中有83个基因出现在差异表达基因显著富集的信号通路上。对测序筛选到的差异表达基因和miRNA进行联合分析,构建了mRNA-miRNA调控网络。3.MiR-499-5p功能的初步鉴定外源注射miR-499-5p后,采集腓肠肌组织进行肌纤维直径测定和转录组分析。结果显示,注射miR-499-5p可导致腿肌肌纤维直径显著减小(P<0.05)。测序结果显示,注射组和对照组分别获得3.1亿和3.2亿条Clean reads,与鸡参考基因组的比对率分别为90.29%和89.57%。与对照组相比,注射组共有差异表达基因18个,其中上调基因12个,下调基因6个(P<0.05)。其中差异表达最大的两个基因分别是FOS和EGR1。随机选择的4个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果表明其表达趋势与测序结果一致。GO富集分析发现,差异表达基因显著富集于跨膜受体蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路、脂质合成和骨骼肌再生等过程。KEGG富集分析结果显示,差异表达基因显著富集于MAPK信号通路和Wnt信号通路。研究表明,注射miR-499-5p可改变肌纤维直径从而影响肌纤维特性,差异表达基因中的FOS、EGR1、CYR61和WNT7A可能在miR-499-5p的作用下通过上述通路参与了脂肪沉积和肌肉发育的调控。综上所述,本研究探讨了在不同发育时期藏鸡腿肌的基因和miRNA表达上的差异,并对影响藏鸡腿肌发育的关键miRNA进行了初步的功能鉴定,为进一步理解藏鸡的骨骼肌发育的特殊性提供了理论基础。
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