猪胎盘组织候选印记基因表达谱分析及相关基因网络构建

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:urtracy2009
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产仔数是猪最重要的经济性状之一,提高猪产仔数是现代猪遗传育种工作的研究重点,而胎盘发育的好坏与产仔数密切相关。胎盘是影响猪胎儿发育的重要组织,也是印记基因发挥调控最重要的组织之一。印记基因大多是调控家畜生长发育的主基因,参与调控哺乳动物胎盘发育和功能形成、胚胎各项生命活动、母本的哺育行为及繁殖、瘦肉率等性状。因此研究印记基因对胎盘发育的表达调控作用,对于提高母猪的繁殖性能、降低生产成本、增加养猪业效益具有极其重要的现实意义。本研究基于现有文献资料报道的人和小鼠中的印记基因,利用GO (Gene Ontology)数据库进行基因的生物学途径、细胞组成及分子功能分析;利用DAVID (The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery)数据库进行基因相关信号通路分析;利用pigQTLdb (pig Quantitative Trait Loci database)数据库进行基因与生长性状和肉质性状相关QTL (Quantitative Trait Loci)定位分析;利用MGI (Mouse Genome Informatics)数据库进行小鼠同源基因敲除后产生的生物学效应分析;利用MAS (Molecule Annotation System3.0)生物分子功能注释系统对基因进行全面的生物学功能注释分析。基于以上生物信息学分析结果,初步筛选得到在人和小鼠中与胎盘和胚胎生长发育相关的印记基因29个,其中猪种中已鉴定印记基因13个,待鉴定候选印记基因16个。研究29个目的基因在梅山猪怀孕不同时期胎盘中的表达情况,结果显示,在梅山猪怀孕不同时期胎盘中BMPR2、PEG10、PHLDA2、HTR2A、GATM和PLAGL1表达上调;CD81、DCN、GRB10、SLC38A4、NNAT、PON2、 WT1、 MAPK12和IGF2R表达下调;ASCL2、DLK1、DLX5、GNAS、IGF2、INS、IL1B、 LMO1、MEG3、NECD、PEG3、SDHD和SGCE在怀孕60天胎盘中的表达量高于怀孕30天和105天;RTL1在三个时期胎盘中的表达数据基本无变化。母源表达印记基因在怀孕初期的胎盘发育中起到主要的调控作用;父源表达印记基因在梅山猪怀孕中期和怀孕末期的胎盘发育中发挥重要作用。根据以上实验分析结果并查阅相关文献资料,利用GeneNetwork软件构建相关基因的动态贝叶斯网络调控模式图。结果显示,研究中对胎盘和胚胎生长发育具有重要作用的关键基因如IGF2、GRB10、PEG10、NNAT、RTL1和MAPK12等在网络调控模式图中也处于重要的调控关键位置。基于GeneNetwork软件构建的基因调控网络,选取网络中处于重要位置的其中6个基因GRB10、CD81、IL1B、 LMO1、MAPK12和NECD,研究其在梅山初生仔猪心、肝、脾、肺、肾、肌肉、大脑、垂体、膀胱、脂肪、胃、小肠和下丘脑等13个组织中的表达情况,以期发现6个基因在其他组织中的可能作用联系。从基因调控网络模式图中我们发现,GRB10和CD81,IL1B、LMO1、NECD和MAPK12基因之间具有直接的调控作用。对表达数据的进一步分析研究发现,GRB10和CD81, IL1B、LMO1和NECD基因的表达趋势相同,而MAPK12表达趋势与NECD呈现负相关。IL1B、LMO1、 NECD和MAPK12基因在下丘脑生长发育和与下丘脑相关激素分泌调节中具有重要的协同或抑制作用。根据印记基因具有的物种保守性特征,本研究选取在人类和小鼠中对胎盘和胚胎生长发育具有重要作用的29个印记基因,研究其在猪怀孕不同时期胎盘中的表达情况及在猪胎盘生长发育中的可能作用,构建了相关基因的调控网络模式图,并选取部分基因进行组织表达谱分析。本研究为与胎盘生长发育相关的候选印记基因的筛选鉴定工作提供资料,为进一步阐明胎盘相关生长调控机制提供依据,对寻找新的家畜育种改良方法具有重要意义。
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