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《华中农业大学》 2012年
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利用表达谱芯片技术研究中外猪种不同时期肌肉组织中的表达差异基因

钱辉  
【摘要】:猪肉对于人类是非常重要的动物蛋白来源,同时,猪作为研究人类健康问题的一种模式动物,与人具有非常高的同源性。因此了解猪肌肉的生长和发育对于肉类生产科学和人类医学研究都具有相当重要的意义。 骨骼肌是动物体内最为丰富的组织,其生长发育的相关性状是肉用家畜最重要的性状。本试验选用生长速度快但肉质相对较差的约克夏猪和生长速度慢但肉质较好的梅山猪作为试验动物,采用芯片技术方法,探讨了生长日龄分别为胚胎期65天,出生后3天,出生后60天和出生后120天的约克夏猪和梅山猪之间背最长肌基因表达差异的变化。为了研究中外猪种肌肉品质性状形成的分子机制我们做了如下研究: 1、应用含23937条探针的的Affymetrix猪全基因组寡聚核苷酸芯片检测12头约克夏猪和12头梅山猪在胚胎期65天,出生后3天,出生后60天和出生后120天背最长肌差异基因。通过多重比较,筛选出有统计学意义的差异表达的相关基因(P0.01)。经过SAM检验,结果显示,在胚胎期65天时间点,有1495探针组在梅山猪中呈现表达上调,其中对应195个已知基因;有626探针组在大约克猪中表达上调,对应44个已知基因。在出生3天时间点,有867探针组在梅山猪中呈现表达上调,其中对应了81个已知基因;有559探针组在大约克猪中呈现表达上调,其对应了90个已知的基因。在出生60天时间点,存在1617探针组在梅山猪中表达上调,对应了125个已知基因;有927探针组在大约克猪中呈现表达上调,对应了174个已知的基因。在出生120天时间点,有287探针组在梅山猪中呈现表达上调,对应了25个已知的基因;而存在432探针组在大约克猪中呈现表达上调,对应了76个已知的基因。比较四个时期基因的差异表达情况,发现胚胎期65日龄和生后60日龄的差异表达基因是最多的,生后120日龄的差异表达基因是最少的。因此胚胎期和生后60日龄为两个品种肌肉品质性状差异形成的主要时期。 2、对所有得到的芯片数据进行了SOM自组织表达图谱分析,将2个品种,4个时期的猪背最长肌表达谱芯片数据结果依据不同的表达模式分类为12个大表达趋势图(c0-c11),从而得到了在特定猪种的不同时期具有表达趋势相类似的基因分类。 3、由SOM分析中的12差异基因表达模式,我们依据其表达模式波浪的波形将12项分类更加具体的规划为以波峰为特点的几个大类。约克夏猪的分类方式为c0.为P1,c2,c3,c5,c7c4为P2,c6.c9.c10,c11为P3,c8为P4。梅山猪的分类方式为c7,c11为P1,c1,c2,c5为P2,c4,c8,c9为P3。因为梅山猪60日龄和120日龄间不存在表达差异显著基因,故梅山猪不存在P4。将约克夏猪与梅山猪波形类似的基因进行比对后发现:COL5A1,CASP3,FMOD, EGFR等基因在胚胎期65天时,在两个猪品种中均处于表达最高峰。ACADL, ACADM, ACSL1, CPT1B, FABP3, FBP等基因于出生3日龄时在两个猪品种均处于表达最高峰。CAPN3, LIM, LPL等基因于出生后60日龄时在两个猪品种均处于表达最高峰。ALDH2, GHR,等基因于出生后120日龄时在两个猪品种均处于表达最高峰。该类基因在两个品种中的表达趋势类似,说明其在猪肌肉的生长发育中起着至关重要的作用。之后在品种间比对该类基因,鉴定出其中在两个猪品种具有显著差异表达的基因。 4、根据表达模式波浪类型的分类,将两个猪品种的基因表达模式按照波峰错开一个时期的方式进行比对,能够更为清晰地揭示两个猪品种由于品种差异造成的肌肉生长发育的速度和程度在分子水平的差异表现。结果显示:CTGF,COL3A1,IGF2,IPM3等基因在梅山胚胎期65日龄达到表达最高峰而在约克夏猪出生3日龄才达到最高峰。ACSL4, FABP4,HSP70,MYF6等基因在梅山猪出生3日龄达到表达高峰而在约克夏猪60日龄才达到。ALDH2, GHR等基因在梅山猪60日龄即达表达高峰而在约克夏猪120日龄才达到。 5、通过对相关差异表达基因的分子生物学注释和基因表达网络的数据分析,从细胞凋亡相关基因、肌肉组成结构相关基因、肌肉生长发育相关基因、糖原代谢、糖酵解相关基因和脂肪酸代谢相关基因阐述了在猪生长发育过程中发生的肌肉组织产生的分子水平的调控模式和两个不同品种间的调控区别。 6、将梅山猪背最长肌不同发育时期的转录谱数据与蛋白质组数据进行比较,发现转录水平的数据更加丰富,大部分基因在蛋白水平的表达与转录水平的表达存在较好的一致性。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S828

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