南方黃牛生長(zhǎng)發(fā)育及其垂體組織轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、本研究在測(cè)定分析南方黃牛體重、體尺等生長(zhǎng)性狀及血漿中生長(zhǎng)發(fā)育類激素水平的基礎(chǔ)上，運(yùn)用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和生物信息學(xué)分析技術(shù)篩選差異表達(dá)基因，最后進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證，旨在進(jìn)一步發(fā)掘南方黃牛生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)鍵基因及探索其調(diào)控機(jī)制。
　　選取1周歲的云南文山牛、云嶺牛（BMY牛）、西門(mén)塔爾牛各5頭，按常規(guī)育肥方法進(jìn)行飼養(yǎng)，日糧按精粗比(DM)65％∶35％搭配，日采食量以牛只2.2％體重提供(DM)，在相同的飼養(yǎng)環(huán)境條件下進(jìn)行6個(gè)月的育肥試驗(yàn)

2、。在育肥期間測(cè)定體重、體尺，并利用Elisa法測(cè)定血漿中生長(zhǎng)發(fā)育類激素水平。屠宰后采集每頭牛的垂體組織，利用RNA-seq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)試驗(yàn)牛垂體組織進(jìn)行深度轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，利用Q-PCR技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。主要結(jié)果如下:
　　1.研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)品種肉牛同齡體重大小順序?yàn)?西門(mén)塔爾牛＞云嶺牛＞文山牛，且每個(gè)月齡西門(mén)塔爾牛和云嶺牛體重都極顯著大于文山牛（P＜0.01）。1.5周歲時(shí)，文山牛體高、體長(zhǎng)、胸圍、管?chē)润w尺顯著小于西

3、門(mén)塔爾牛及云嶺牛（P＜0.05）;文山牛血漿中生長(zhǎng)激素(GH)、甲狀腺激素(T4)、甲狀腺激素(T3)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)、胰島素(INS)及促甲狀腺激素(TSH)水平顯著低于云嶺牛(P＜0.05)，其中胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)、生長(zhǎng)激素(GH)及甲狀腺激素(T3)水平也顯著低于西門(mén)塔爾牛(P＜0.05)。
　　2.對(duì)3個(gè)品種肉牛垂體組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析。以西門(mén)塔爾牛為對(duì)照，文山牛垂體組織中共檢測(cè)到17

4、33個(gè)差異表達(dá)基因，其中944個(gè)基因下調(diào)表達(dá)，789個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，這些基因被注釋到3779條GO term中;云嶺牛垂體組織中共檢測(cè)到1275個(gè)差異表達(dá)基因，其中521個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，754個(gè)基因下調(diào)表達(dá)，這些基因被注釋到3214條GO term中。以云嶺牛對(duì)照，文山牛垂體組織中共檢測(cè)到1789個(gè)差異表達(dá)基因，其中817個(gè)基因下調(diào)表達(dá)，972個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，這些基因被注釋到4129條GO term中（FC＞2，P＜0.05）。

5、　　3.通過(guò)轉(zhuǎn)錄組KEGG富集分析，共篩選到生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)通路25條，主要包括HIPPO信號(hào)通路（Hippo signaling pathway）、PI3K-Akt信號(hào)通路(PI3K-Akt signaling pathway)、MAPK信號(hào)通路(MAPK signaling pathway)、RAP1信號(hào)通路(Rap1 signaling pathway)、Ras信號(hào)通路(Ras signaling pathway)、蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工

6、(Protein processing inendoplasmic reticulurn)、細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用(Cytokine-cytokine receptorinteraction)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(Neurotrophin signaling pathway)、細(xì)胞周期(Cellcycle)、FOXO信號(hào)通路（Foxo signaling pathway）、干細(xì)胞多能性信號(hào)通路(Signalingpathw

7、ays regulating pluripotency of stem cells)和神經(jīng)活性配體-受體相互作用(Neuroactiveligand-receptor interaction)等。這些通路的變化可能跟南方黃牛的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，例如神經(jīng)活性配體-受體相互作用通路中富集的促甲狀腺激素釋放激素基因(TRH)在文山牛垂體組織處于下調(diào)狀態(tài)，與之相反，TRH基因在西門(mén)塔爾牛和云嶺牛垂體組織處于上調(diào)狀態(tài)，這可能刺激了促甲狀腺激素釋放

8、激素在西門(mén)塔爾牛和云嶺牛中的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)西門(mén)塔爾牛和云嶺牛生長(zhǎng)發(fā)育。再如，神經(jīng)活性配體-受體相互作用通路中富集的生長(zhǎng)抑素受體基因(SSTR5)在文山牛垂體組織處于上調(diào)狀態(tài)，在西門(mén)塔爾牛和云嶺牛垂體組織處于下調(diào)狀態(tài)，這可能刺激了生長(zhǎng)抑素受體在文山牛體內(nèi)的表達(dá)，從而使生長(zhǎng)抑素作用增強(qiáng)，進(jìn)而抑制生長(zhǎng)激素、促甲狀腺激素的作用，導(dǎo)致文山牛體型較小，生長(zhǎng)發(fā)育慢。
　　4.將篩選到的與生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)功能基因進(jìn)行共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，共發(fā)現(xiàn)35個(gè)樞紐基

9、因，主要包括BMPR1B、TGFB2、BDNF、FIGF、CCNB1、CNTFR、CDKN2B、SSTR2、NGFR、PDGFC、JAG2、TNFRSF11B、PRLR、MAPK12、 SSTR5、 CDK6、 FGF20、 GAS1、 GHRHR、TSHR、CKB、BMP6、CDKL5等。
　　5.挑選8個(gè)顯著差異表達(dá)的基因(GHRHR、JAG1、LRG1、FAM92B、LOC404103、CRYM、BDNF、SLC2A4)，利

10、用Q-PCR技術(shù)對(duì)其進(jìn)行定量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)品種牛垂體組織的Q-PCR與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致。
　　本研究發(fā)現(xiàn)，胰島素樣生長(zhǎng)因子、生長(zhǎng)激素、甲狀腺激素和促甲狀腺激素及其功能相關(guān)差異表達(dá)基因（TTR、TSHR、TRH、SSTR5、SSTR2、IGFBP4、IGFBP5等）與南方黃牛生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān):上述基因，同時(shí)與HIPPO信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、Ras信號(hào)通路、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、細(xì)胞周期信號(hào)通路等多條生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)信號(hào)通路中