利用RNA-seq技术挖掘鸡肠炎沙门氏菌抗性相关功能基因

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yjn511
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肠炎沙门氏菌是造成公共卫生安全隐患的人畜共患病原菌。控制和解决沙门氏菌感染一直是家禽育种和生产中的难题。研究沙门氏菌感染的免疫机制,挖掘相关的主效基因,为抗病育种的实施提供理论基础。隔离舱中无菌饲养SPF白来航雏鸡210只,在3日龄人工口服感染肠炎沙门氏菌,并分为三个处理组,在24-48h内濒临死亡的为易感组,存活的为抗病组,未攻毒的为对照组,分别挑选易感组中血液沙门氏菌载菌量最高和抗病组中最低的各3只以及对照组3只,利用RNA-seq技术检测9个样本脾脏组织mRNA表达情况。结果显示:(1)感染组(包括抗病和易感)鸡体重增长速度受到明显抑制,至第7天显著低于对照组(P<0.05)。对于鉴定出的15279条有注释信息的mRNA,将FPKM≥2,p≤0.05且组间差异倍数︱fold_change︱≥2的基因定为差异基因,则对照组和抗病组相比共有137个差异基因;抗病组和易感组相比共有176个差异基因;对照组和易感组相比共有270个差异基因。GO富集分析显示,上述差异基因主要涉及caspase活性正调节、蛋白结合、炎症因子结合、IL-10合成正调节、生发中心B细胞分化等生物学过程。KEGG pathway富集分析发现,上述差异基因显著富集到的通路主要有炎症因子与其受体相互作用(Cytokine-cytokine receptor interaction)、NOD样受体信号通路(NOD-like receptor signaling pathway)、Jak-STAT信号通路(Jak-STAT signaling pathway)、PI3K-Akt信号通路(PI3K-Akt signaling pathway)等免疫反应相关信号通路。(2)结合通路分析,筛选了17个免疫相关基因进行表达量差异分析,只有2个基因呈相反趋势。两种方法检测到的基因表达差异具有显著正相关性(R2=0.85,P<0.01),证明了RNA-seq结果的可靠性。另外,挑选CTLA4、ICOS、SOCS1、IL-8和IL10RA、AVD共6个差异表达基因作为候选基因,用RT-qPCR研究其时序表达规律。结果显示:CTLA4、ICOS和SOCS1基因在易感组中的表达量均显著高于对照组和抗性组(P<0.05);而AVD在抗病组和易感组中的表达量均显著高于对照组;进一步的研究表明,CTLA4在感染后48h表达量显著上调。综上:雏鸡感染肠炎沙门氏菌后,脾脏组织基因表达发生显著变化,易感并死亡个体和存活个体的免疫相关基因和信号通路均有显著差异,其中CTLA4、ICOS、AVD在参与抗细菌感染过程中发挥重要作用。
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