蒙古牛是蒙古高原特色物种之一,在严酷的自然环境下,经过长期的适应性选择后,进化出了极强的抗寒生物学特征。本研究选取冬季和夏季蒙古牛的皮肤、脂肪、肌肉和肝脏四种组织进行转录组测序和生物信息学分析,揭示各组织在蒙古牛抗寒过程中的调控模式,对抗寒相关候选基因和信号通路进行筛选,并为揭示草食动物抗寒机制的研究奠定基础。本研究的具体结果如下:1.差异表达基因分析表明,皮肤、脂肪、肌肉和肝脏组织的DEGs分别为182、2100、128和89个。2.DEGs的聚类分析显示,蒙古牛不同组织具有不同的基因表达模式,各组织在抗寒的过程中扮演了不同角色,各组织之间相互独立,有各自的调控机制。3.GO分析结果显示,皮肤组织中的脂类合成和运输以及在酶活性的调节,脂肪组织中的神经调节和细胞信号转导,肌肉组织中的细胞信号转导可能与蒙古牛抗寒能力有关。4.KEGG分析结果显示,皮肤组织共富集到23个信号通路,其中脂类运输和代谢和黑色素合成相关的代谢通路可能对蒙古牛抗寒十分重要;脂肪组织共富集到41个信号通路,其中昼夜周期同步,类固醇生物合成,Ppar信号通路等代谢通路可能通过调节脂肪组织的脂质代谢参与了蒙古牛抗寒过程。5.Hub基因网络分析结果显示,RARRES1为枢纽基因,可能在冬季调控脂肪组织和细胞的发育方面发挥重要作用。6.候选基因筛选结果显示,皮肤、脂肪、肌肉和肝脏组织分别筛选出4、21、2和2个候选基因。7.分析发现蒙古牛的皮肤、脂肪、肌肉和肝脏组织在抗寒过程中所发挥的作用以及参与调控的代谢通路都不甚相同,具有组织独立性。皮肤组织可能主要通过降低ROS水平来减缓抗寒过程中造成的氧化应激以及通过使毛发弯曲来增加毛发的厚度以减少热量散失;脂肪组织可能通过降低胆固醇生物合成和降低脂肪细胞对FA的摄取,来维持细胞膜流动性并且将血液中的FFA维持在一个较高水平,以便为其他组织提供能量;与其他哺乳动物对寒冷的短期适应性策略不同,蒙古牛肌肉组织并不依赖于增加产热的方式来抵御寒冷,而可能通过降低骨骼肌的运动性能减少能量消耗的方式来抵御寒冷;肝脏组织通过抑制肝脂合成的方式保护自身,同时使循环系统中FFA维持高水平,为其他组织提供代谢底物以抵御寒冷。本研究首次在转录水平上揭示了蒙古牛的抗寒机制,挖掘出多个与抗寒相关的候选基因和代谢通路,并为草食动物抗寒机制的研究提供参考。