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与单胃动物相比,反刍动物有着独特的消化吸收系统,其胃肠道含有大量的微生物群落,能够实现日粮中粗纤维的转化利用。传统研究主要关注反刍动物复杂的前胃,而忽视了对小肠和大肠功能的研究。反刍动物的肠道具有的独特生理功能,预示其内部分子水平调控远比人们想象的要复杂。近年来,miRNA在肠道内的功能被不断挖掘并延伸,人们发现miRNA广泛参与肠道内平衡稳态维持、代谢内平衡调节等过程,对肠道粘膜免疫、抗应激、肠道形态结构的发育与维持和肠道各种功能的调节起着重要调控作用。已有研究发现miRNA在肠道不同区段存在差异表达,但目前对绵羊不同肠道miRNA差异表达的研究较少。本研究在相同饲养条件下的纯种小尾寒羊、杜泊羊群体内各选取了3个个体,分别构建了十二指肠、盲肠、结肠6个小RNA文库,采用Illumina/Solexa高通量测序技术对构建的6个文库分别测序,并对数据进行了质量检测、长度分布统计、基因组定位、sRNAs分类注释、mi RNA鉴定和家族分析。筛选出了不同肠道组织间、不同品种同一肠道组织间的差异表达miRNA。采用生物信息学方法对差异表达miRNA进行靶基因预测、基因功能注释和KEGG通路分析,并构建了差异miRNA和预测靶基因间的互作调控网络。我们采用qRT-PCR方法对差异表达miRNA进行了定量验证,结果表明,高通量测序结果比较可靠。本研究的主要结果如下:(1)通过高通量测序,在小尾寒羊十二指肠、盲肠、结肠中分别获得27,498,891个、26,490,229个和25,351,117个纯净序列,其分别占到总reads的96.51%、95.16%和97.29%;在杜泊绵羊十二指肠、盲肠、结肠中分别获得22,922,141个、25,359,773个和24,890,242个纯净reads,其分别占到总reads的96.10%、97.81%和96.72%。(2)sRNA长度分布统计分析发现:6个文库sRNA序列主要分布在19-24nt之间,比例最高的是22nt序列,在小尾寒羊、杜泊羊的十二指肠、盲肠、结肠中分别占到44.04%、41.48%、33.96%、34.42%、37.22%和33.48%,其次是23nt和21nt。(3)基因组定位分析表明在小尾寒羊的十二指肠、盲肠、结肠中分别有16,733,785条(450,963种)、17,005,544条(269,228种)、16,567,397条(510,557种)sRNAs与基因组匹配,分别占纯净reads的61%(45%)、64%(37%)、65%(49%)。杜羊泊的十二指肠、盲肠、结肠中分别有、13,658,376条(709,210种)、14,171,821条(453,579种)、16,696,530条(574,443种)sRNAs与基因组匹配,分别占纯净reads的59.6%(47%)、55.9%(44.2%)、67.1%(50.5%)。sRNAs定位最多的染色体分别是chr5、chr11、chr2。(4)小尾寒羊3个肠道组织中发现128个已知mi RNA,预测到526个novel mi RNA。共鉴定出202个差异表达miRNA。采用RNAhybrid、miRanda、Targetscan软件对获得的202个差异表达miRNA进行靶基因预测,通过取交集获得4,422个非冗余高可信度的候选靶基因,利用DAVID分析发现,十二指肠和盲肠间的差异miRNA对应的1,070个靶基因被富集到84个GO条目中,其中30个条目获得了显著富集;十二指肠和结肠间的差异miRNA对应的581个靶基因被富集到81个GO条目中,其中42个条目获得显著富集;盲肠和结肠差异miRNA有264个靶基因被富集到71个GO条目中,其中38个条目获得显著富集。KEGG通路分析结果表明,共有529个靶基因被注释到37条通路当中,其中21条通路获得显著富集。其中富集最多的通路是代谢通路,共有270个靶基因(51.3%)注释到该通路中。将靶向关系与蛋白互作网络合并,构建了包含275个结点、781个互作关系的调控网络,模块分析揭示出该网络中含有10个模块,其中分值超过9的模块仅有一个,该模块共含有26个结点,70个互作关系,PLC家族可能在该模块中发挥重要作用。(5)杜泊羊3个肠道组织中发现127个已知miRNA,预测到469个novel mi RNA。共鉴定出187个差异miRNA。对获得的187个差异表达miRNA进行靶基因预测,通过取交集获得4,675个非冗余高可信度的候选靶基因,利用DAVID分析,十二指肠和盲肠间,差异miNRA对应的1065个靶基因被富集到61个GO条目中,其中27个条目获得了显著富集;十二指肠和结肠间差异mi RNA对应的506个靶基因被富集到75个GO条目中,其中22个条目获得显著富集。结肠和盲肠差异miRNA对应的795个靶基因被富集到77个GO条目中,其中36个条目获得了显著富集。KEGG通路分析结果表明,共有711个靶基因被注释到49条通路当中,其中28条通路获得显著富集。靶基因富集最多的通路是代谢通路,共有282个靶基因(39.6%)注释到该通路中。将靶向关系与蛋白互作网络合并,构建了包含354个结点、1332个互作关系的调控网络,oar-miR-133的互作值最高。模块分析揭示出该网络中含有11个模块,其中分值超过9的模块仅有1个,含有27个结点,88个互作关系。14个靶基因中有11个参与了碳代谢,其中7个能够富集到糖酵解/糖异生通路。(6)两个绵羊品种间十二指肠、盲肠和结肠中共鉴定出205个差异表达miRNA,靶基因预测获得1100个非冗余高可信度的候选靶基因,利用DAVID分析,在十二指肠,差异表达miRNA共对应3881个靶基因,共722个靶基因富集到72个GO条目,其中566个靶基因被显著富集到32个GO条目;在盲肠中,差异表达69个miRNA共对应821个靶基因,共550个靶基因富集到27个GO条目,这27个条目全部显著富集;在结肠中,差异表达的81个miRNA对应1100个靶基因,其中308个靶基因富集到41个GO条目,共163个靶基因显著富集到23个GO条目。KEGG通路富集分析发现,在十二指肠中,共427个靶基因被注释到29条KEGG通路中,其中14条获得显著富集;在盲肠中,共82个靶基因被注释到7条KEGG通路中,其中共3条通路获得显著富集;在结肠中,共77个靶基因被注释到14条KEGG通路中,其中共7条通路获得显著富集。对三个组织不同品种间差异miRNA和靶基因进行了调控网络分析。(7)qRT-PCR对随机选择的14个差异表达mi RNA进行了验证,12个mi RNA表达趋势与测序结果一致,仅有2个miRNA(miR-200b和novelmir214)表达趋势与测序结果存在一定偏差。表明我们的测序结果可靠性较高。