兴国灰鹅产蛋期和休产期卵巢全转录组差异分析

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家鹅是一种典型的季节性繁殖禽类,其繁殖行为和生理状态随着季节更替发生显著的改变,主要表现为在休产期停止产蛋,并进行羽毛褪换;相应的生理变化主要为卵巢体积萎缩、功能退化、激素水平变化等。这些变化直接导致了鹅在全年的不均衡产蛋。然而,参与调控鹅的繁殖周期更替和卵巢功能变化的潜在的分子机制仍不清楚。本试验旨在以江西兴国灰鹅为研究对象,利用高通量测序技术,初步探究产蛋期和休产期兴国灰鹅卵巢功能差异相关的候选因子和调控网络。主要试验结果如下:(1)本试验对产蛋期和休产期鹅卵巢组织的形态学进行观察,休产期的鹅卵巢表面血管网络不发达,其表面只分布有少数的等级前卵泡,而产蛋期鹅的卵巢表面有较为明显的血管网络,其上分布着不同发育阶段的等级发育卵泡。(2)本试验利用高通量测序,对6个鹅卵巢样品的蛋白编码RNA、非编码长链RNA(lncRNA、circRNA)和小RNA等进行全转录组测序,经过滤后共得到95.05Gb的clean reads,通过与家鸡Gallus gallus 4基因组进行比对,平均86.62%的clean reads可比对到参考基因组上;在小RNA测序文库中共得到77.70M的clean reads,经长度筛选后,共有90.73%的clean reads比对到参考基因组。(3)本试验共鉴定得到33089个mNRA、15573个新的lncRNA、13857个新的circRNA、272个已知miRNA和49个新的miRNA。通过对各转录本进行表达量分析,并对差异表达的转录本进行筛选,在产蛋组和休产组卵巢中共筛选到901个差异表达的mRNA、80个差异表达的新的lncRNAs、21个差异表达的新的circRNAs和50个差异表达的miRNAs。(4)利用GO、KEGG数据库对筛选出来的差异表达mRNA进行功能和通路富集分析。在产蛋组卵巢下调表达的基因,如AMH、NR2C2和TPD52 X6等富集于雄激素受体信号通路和核激素受体结合等生物学过程;上调表达基因,如RPS2、RHOA、ANXA5、MSN和FSHR等富集于雌性配子形成和卵巢发育等生物学过程。(5)对lncRNA的靶基因进行功能预测,发现了LNC_005144、LNC_015230、LNC_000939和LNC_003797这几个在产蛋期卵巢上调表达的lncRNA的靶基因富集在类固醇激素的合成生物学通路中;此外,还发现了两个在产蛋期上调表达的lncRNA,即LNC_015573和LNC_005873,这个两个lncRNA含有较多的靶基因富集于细胞周期通路。LNC_013695、LNC_005873和LNC_006976这三个lncRNA共同靶向多个靶基因,且这些靶基因参与卵巢生长发育的诸多过程。(6)本试验对circRNA的来源基因进行了功能富集分析,共有13个circRNA来源基因富集到328条GO条目,包括金属离子结合、细胞粘附、生物附着、细胞动力学过程以及细胞周期调控等生物过程。(7)本试验对50个差异表达miRNAs的靶基因进行功能和通路富集分析,发现多个参与调控卵巢发育过程的重要的miRNAs,如在休产组卵巢显著上调表达的mi R-205b,其预测靶基因FSHR、ANXA2和ANXA5在休产组中显著下调表达,可能参与激素信号转导和生物膜组分形成;同样,mi R-101-3p也在休产组卵巢中显著上调表达,调控靶基因FSHR和TPD52在休产期卵巢中显著下调表达,可能参与细胞的增殖和凋亡过程。(8)本试验通过对差异表达的lncRNA、circRNA、miRNA和mRNA分别进行关联分析,共筛选到54940对以miRNA为核心的lncRNA-miRNA-gene对和22612对circRNA-miRNA-gene对。其中,我们筛选了多条可能参与卵巢结构和功能发育相关的互作网络,如,LNC_005847-mi R-101-3p-FSHR、LNC_013788-gga-mi R-365b-5p-NR2C2、novel_circ_CA9-gga-mi R-205b-ANXA2、novel_circ_BMPER-gga-mi R-101-3p-TPD52等。综上所述,本试验利用高通量测序技术对处于休产期和产蛋期的鹅卵巢进行全转录组测序,筛选了TPD52、ANAX2和RPS2等重要候选基因,mi R-205b、mi R-101-3p和mi R-365 b-5p等重要的miRNA和众多新的lncRNA和circRNA分子。这些分子在调控季节性繁殖的鹅卵巢功能中可能发挥着重要的作用;同时,也筛选出大量的分子互作调控网络,为进一步揭示家鹅的季节性繁殖行为的潜在分子机制提供了新的思路。
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