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绵羊的季节性繁殖受光周期等外界环境长期选择而形成，光周期变化是影响绵羊季节性繁殖的关键因素。表观遗传修饰参与了下丘脑相关肽的表达调控，从而影响动物的繁殖活动，但其机制尚不明晰。本研究以季节性繁殖品种苏尼特羊为研究对象，构建人工控光OVX+E2模型，在此基础上对不同光周期条件下血清生殖激素水平以及关键基因进行检测；同时利用RNA-seq和全基因组甲基化测序（Whole genome bisulfite sequencing,WGBS）方法对不同光周期条件下绵羊下丘脑表观遗传变化进行研究。
通过外科手术对试验羊进行双侧卵巢摘除并在皮下埋植雌激素缓释剂，使血清雌二醇浓度稳定在7.23±2.50pg/mL，构建绵羊OVX+E2模型。根据光周期不同，将OVX+E2羊饲养在人工短光照（SP）、长光照（LP）以及短光照转换为长光照（SP-LP）3间羊舍内。与SP相比，FSH浓度在LP显著降低（P＜0.05），LH和PRL浓度极显著升高（P＜0.01）。不同光周期条件下FSH与PRL的分泌规律符合正常绵羊的生理学特征，LH的分泌规律与前人研究不同，仍需进一步验证。选取的12个基因（下丘脑：KISS1、RFRP-3、DIO2、CLOCK、MTNR1A、PER1；垂体：EYA3、TAC1、LHB、LEPR、TSHB、CGA）在不同光周期条件下表达均达到显著水平（P＜0.05），且基因表达模式与前人研究结果基本一致。本研究结果表明OVX+E2模型能够为研究光周期调控绵羊上游繁殖相关组织功能提供便利。
本研究首次从转录组层面研究光周期变化对OVX+E2母羊下丘脑功能的影响。通过对SP42、LP42以及SP-LP3、SP-LP7、SP-LP15、SP-LP21、SP-LP427个时间点下丘脑的转录组进行比较分析，初步筛选到了参与光周期调控绵羊下丘脑功能的主要mRNAs（如VAMP2、PRKACB、PLCB1、RASD1和KCNJ5等）和lncRNAs（如XR_173257.3、XR_173415.3和XR_001023464.2等），它们主要通过参与昼夜节律、甲状腺激素合成和胰岛素分泌等信号通路调控下丘脑对光周期的响应。lncRNA与mRNA互作分析表明，光周期变化后上述lncRNAs能够调节其靶基因表达，进而调控绵羊光周期响应和季节性繁殖通路的活动。
通过对21只绵羊下丘脑组织的WGBS数据分析，每个样品获得了超过基因组覆盖度20×的原始数据，其中C位点覆盖度超过7×。在此基础上绘制了单碱基分辨率的绵羊下丘脑全基因组DNA甲基化图谱；初步证实了光周期对下丘脑DNA甲基化组的调控是一个动态可逆的过程；差异甲基化区域（Differentially methylated regions,DMRs）及其相关基因通过多巴胺能突触、胰岛素分泌和昼夜节律等通路参与下丘脑神经内分泌活动和光周期调节，研究结果初步表明光周期能引起下丘脑表观遗传调控方式转变，可为今后研究光周期调控绵羊季节性发情提供了新的思路和理论依据。
通过外科手术对试验羊进行双侧卵巢摘除并在皮下埋植雌激素缓释剂，使血清雌二醇浓度稳定在7.23±2.50pg/mL，构建绵羊OVX+E2模型。根据光周期不同，将OVX+E2羊饲养在人工短光照（SP）、长光照（LP）以及短光照转换为长光照（SP-LP）3间羊舍内。与SP相比，FSH浓度在LP显著降低（P＜0.05），LH和PRL浓度极显著升高（P＜0.01）。不同光周期条件下FSH与PRL的分泌规律符合正常绵羊的生理学特征，LH的分泌规律与前人研究不同，仍需进一步验证。选取的12个基因（下丘脑：KISS1、RFRP-3、DIO2、CLOCK、MTNR1A、PER1；垂体：EYA3、TAC1、LHB、LEPR、TSHB、CGA）在不同光周期条件下表达均达到显著水平（P＜0.05），且基因表达模式与前人研究结果基本一致。本研究结果表明OVX+E2模型能够为研究光周期调控绵羊上游繁殖相关组织功能提供便利。
本研究首次从转录组层面研究光周期变化对OVX+E2母羊下丘脑功能的影响。通过对SP42、LP42以及SP-LP3、SP-LP7、SP-LP15、SP-LP21、SP-LP427个时间点下丘脑的转录组进行比较分析，初步筛选到了参与光周期调控绵羊下丘脑功能的主要mRNAs（如VAMP2、PRKACB、PLCB1、RASD1和KCNJ5等）和lncRNAs（如XR_173257.3、XR_173415.3和XR_001023464.2等），它们主要通过参与昼夜节律、甲状腺激素合成和胰岛素分泌等信号通路调控下丘脑对光周期的响应。lncRNA与mRNA互作分析表明，光周期变化后上述lncRNAs能够调节其靶基因表达，进而调控绵羊光周期响应和季节性繁殖通路的活动。
通过对21只绵羊下丘脑组织的WGBS数据分析，每个样品获得了超过基因组覆盖度20×的原始数据，其中C位点覆盖度超过7×。在此基础上绘制了单碱基分辨率的绵羊下丘脑全基因组DNA甲基化图谱；初步证实了光周期对下丘脑DNA甲基化组的调控是一个动态可逆的过程；差异甲基化区域（Differentially methylated regions,DMRs）及其相关基因通过多巴胺能突触、胰岛素分泌和昼夜节律等通路参与下丘脑神经内分泌活动和光周期调节，研究结果初步表明光周期能引起下丘脑表观遗传调控方式转变，可为今后研究光周期调控绵羊季节性发情提供了新的思路和理论依据。