南方黃牛生長發(fā)育及其垂體組織轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、本研究在測定分析南方黃牛體重、體尺等生長性狀及血漿中生長發(fā)育類激素水平的基礎上，運用轉(zhuǎn)錄組測序和生物信息學分析技術(shù)篩選差異表達基因，最后進行實時熒光定量PCR驗證，旨在進一步發(fā)掘南方黃牛生長發(fā)育關(guān)鍵基因及探索其調(diào)控機制。
　　選取1周歲的云南文山牛、云嶺牛（BMY牛）、西門塔爾牛各5頭，按常規(guī)育肥方法進行飼養(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)境條件下進行6個月的育肥試驗

2、。在育肥期間測定體重、體尺，并利用Elisa法測定血漿中生長發(fā)育類激素水平。屠宰后采集每頭牛的垂體組織，利用RNA-seq高通量測序技術(shù)對試驗牛垂體組織進行深度轉(zhuǎn)錄組測序，利用Q-PCR技術(shù)對轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進行驗證分析。主要結(jié)果如下:
　　1.研究發(fā)現(xiàn)3個品種肉牛同齡體重大小順序為:西門塔爾牛＞云嶺牛＞文山牛，且每個月齡西門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，文山牛體高、體長、胸圍、管圍等體尺顯著小于西

3、門塔爾牛及云嶺牛（P＜0.05）;文山牛血漿中生長激素(GH)、甲狀腺激素(T4)、甲狀腺激素(T3)、胰島素樣生長因子-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)，其中胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、生長激素(GH)及甲狀腺激素(T3)水平也顯著低于西門塔爾牛(P＜0.05)。
　　2.對3個品種肉牛垂體組織進行轉(zhuǎn)錄組測序分析。以西門塔爾牛為對照，文山牛垂體組織中共檢測到17

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

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

6、(Protein processing inendoplasmic reticulurn)、細胞因子-細胞因子受體相互作用(Cytokine-cytokine receptorinteraction)、神經(jīng)營養(yǎng)因子信號轉(zhuǎn)導通路(Neurotrophin signaling pathway)、細胞周期(Cellcycle)、FOXO信號通路（Foxo signaling pathway）、干細胞多能性信號通路(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、激素在西門塔爾牛和云嶺牛中的表達，進而促進西門塔爾牛和云嶺牛生長發(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)，這可能刺激了生長抑素受體在文山牛體內(nèi)的表達，從而使生長抑素作用增強，進而抑制生長激素、促甲狀腺激素的作用，導致文山牛體型較小，生長發(fā)育慢。
　　4.將篩選到的與生長發(fā)育相關(guān)功能基因進行共表達網(wǎng)絡分析，共發(fā)現(xiàn)35個樞紐基

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個顯著差異表達的基因(GHRHR、JAG1、LRG1、FAM92B、LOC404103、CRYM、BDNF、SLC2A4)，利

10、用Q-PCR技術(shù)對其進行定量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個品種牛垂體組織的Q-PCR與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致。
　　本研究發(fā)現(xiàn)，胰島素樣生長因子、生長激素、甲狀腺激素和促甲狀腺激素及其功能相關(guān)差異表達基因（TTR、TSHR、TRH、SSTR5、SSTR2、IGFBP4、IGFBP5等）與南方黃牛生長發(fā)育密切相關(guān):上述基因，同時與HIPPO信號通路、MAPK信號通路、Ras信號通路、神經(jīng)營養(yǎng)因子信號轉(zhuǎn)導通路、細胞周期信號通路等多條生長發(fā)育相關(guān)信號通路中