槐猪与杜洛克猪背部皮下脂肪差异表达基因的筛选与分析

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槐猪和杜洛克猪分别是脂肪型猪和瘦肉型猪,两猪品种在脂肪沉积上性状反差很大,而性状表现是以微效多基因间的互作调控机制为分子基础的。寻找影响脂肪沉积关键基因,探讨脂类代谢机制,对于加速优质瘦肉型猪新品系和配套系选育及其产业化具有积极的推动作用。本试验采用高通量的RNA-seq技术检测190日龄杜洛克猪和上杭槐猪背部皮下脂肪组织产生的转录本,筛选差异表达基因,确定调控脂肪沉积的关键基因及对应的代谢通路,探讨脂肪沉积机制。杜洛克和槐猪品种可变剪接数分别为9457和9612,显示了丰富的生物性状多样性。可变剪接方式有6种,外显子跳跃剪接频率最高。杜洛克和槐猪品种SNP位点总数分别为67246和150864,主要的变异形式是转换,分别占了 74.97%、74.20%,而且杂合比例较高。槐猪的SNP位点总数、基因区SNP位点总数、基因间区SNP位点总数均是杜洛克猪的2倍以上,而且两猪品种基因区SNP位点总数均比基因间区SNP位点总数多两倍以上,说明上杭槐猪基因组中具有遗传效应的单核苷酸的变异程度比杜洛克猪大。两猪品种进行表达水平定量估计的基因数量均为23290个,其中FPKM>0.1的基因杜洛克猪为16369个,槐猪为16846个。两猪品种背部脂肪组织发现2389个新基因,其中杜洛克猪和槐猪FPKM>0.1的基因分别有2129个和2180个。经筛选两猪品种共有709个差异基因,其中槐猪对杜洛克猪上调基因有395个,下调基因有314个。得到注释的差异表达基因数量共有693个,其中GO数据库和KEGG数据库注释的差异表达基因数分别是642和402个。通过GO分析,细胞组分类注释的差异表达基因有603个,其中富集超过30个基因的基因群集有15个,P<0.05的有4个,分别是“细胞外基质”、“内质网膜”、“胞外区”、“细胞间隙”;分子功能类注释的差异表达基因有570个,其中富集超过30个基因的基因群集有7个,P<0.0 5的有2个,一个是“钙离子结合”,另一个是“受体结合”;生物学过程类注释的差异表达基因有609个,其中富集超过30个基因的基因群集有15个,P<0.05的仅1个,为“氧化还原反应机制”。通过两猪品种皮下脂肪组织样品间差异表达基因KEGG通路富集分析,得到191条KEGG通路,共有314个差异表达基因得到注释。超几何检验P<0.05的48条代谢通路中富集差异基因数大于10的有27条,与脂肪代谢有关系,并且Q<0.05的通路只有胰岛素信号通路。该通路差异表达基因有12个,8个上调基因分别为:磷酸烯醇式丙酮酸激酶基因(PEPCK或PCK1)、肌糖原磷酸化酶(PYGM)基因、己糖激酶3基因(HK3)、葡萄糖激酶基因(GCK)、磷酸肌醇-3-激酶5受体基因(PIK3R5)、胰岛素受体基质1基因(IRS1)、肉瘤病毒癌基因同源物基因(KRas)和细胞因子信号抑制因子3基因(SOCs3);4个下调基因分别为:PignewGene23681、己糖激酶1基因(HKDC1)、果糖-1,6-磷酸酯肌醇2磷酸酶基因(FBP2)和环腺苷酸蛋白激酶基因(PKA)。综上所述,本试验初步揭示两猪品种脂肪沉积差异的分子基础。为对于加速优质瘦肉型猪新品系和配套系选育及其产业化提供了依据。
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