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新吉细毛羊和小尾寒羊的毛品质性状及皮肤转录组学研究

孙福亮  
【摘要】:本项目研究以新吉细毛羊和小尾寒羊为研究对象,通过对两个绵羊品种毛表型性状、皮肤组织学、羊毛生长血清学研究,阐明两个品种间毛用性状的极端差异性,然后运用转录组测序技术对两个品种绵羊皮肤组织测序,将测得序列通过组装,比对到参考基因组和转录本,筛选出两个极端差异品种绵羊皮肤组织中的差异表达基因,并对差异表达基因进行GO、KEGG注释,得到差异表达基因的生物学功能富集和特异性代谢通路;通过对变异位点和差异剪接的研究,挖掘出与毛用性状差异相关的潜在突变位点、突变基因和可变剪接体,然后从中选择与毛用性状直接关联的角蛋白关联蛋白进行遗传多样性及品质性状分析,挖掘出与绵羊羊毛生长性状和质量性状相关的潜在基因,为绵羊毛用性状分子育种提供了理论基础。本研究主要结果如下:(1)选取新吉细毛羊和小尾寒羊各6只进行毛用性状、组织学、血液中激素含量等测定,结果表明:新吉细毛羊羊毛细度明显大于小尾寒羊,差异极显著(P0.01);小尾寒羊羊毛长度大于新吉细毛羊,差异显著(P0.05);在羊毛的生长过程中,小尾寒羊羊毛的生长速度快于新吉细毛羊;在激素含量测定方面,两个品种绵羊生长激素(GH)含量较低,表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子(IGF-1)、成纤维细胞生长因子(FGF-5)、褪黑激素(MT)、生长激素(GH)、甲状腺激素T3、甲状腺激、血管内皮生长因子(VEGF)、在不同月份出现不同变化,且存在较大差异。在毛囊密度方面,两种绵羊相同月份相同部位毛囊比较,新吉细毛羊明显大于小尾寒羊(P0.01);在皮肤总厚度方面,小尾寒羊的皮肤总厚度明显高于新疆细毛羊(P0.01)。(2)选取新吉细毛羊和小尾寒羊各3只,通过皮肤组织的高通量测序,对测序数据进行过滤,得到100bp高质量测序序列分别为新吉细毛羊0.6Gb和小尾寒羊0.56Gb;测序序列与参考基因比对率分别为87.57%和87.68%。两个转录组文库问发现710个差异表达基因;356个基因为上调,354个基因为下调。通过差异表达基因的GO注释,416个差异表达基囚注释到208个GO term;形成29个次级条目,118个基因在细胞组分、199个基因在生物过程和321个基因在分子功能中得到注释;期中差异表达基因在5个GO条目中显著富集;通过差异表达基因的代谢通路注释,230个差异表达基因注释到了KEGG数据库中,得到193个代谢通路,期中5个代谢通路显著性富集。(3)在绵羊变异检测和可变剪接分析中,在新吉细毛羊中检测到122,994个SNP位点和5,683个Indel位点;在小尾寒羊中检测到129,074SNP位点和6,153个Indel位点;在变异功能注释过程中,新吉细毛羊功能注释为91,797个SNP位点和5,684个Indel位点;小尾寒羊功能注释为129,091个SNP位点和6,150个Indel位点。在挖掘两个品种间潜在与目标性状相关变异位点的功能注释中,通过阈值p-value0.05筛选出差异5,236个SNP位点和257个Indel位点。在挖掘与目标性状有关的变异位点所在突变基因的注释中,筛选出与蛋白改变有关的155个突变基因,通过GO的注释,获得71GOterm,得到9个GO条目下突变差异表达基因显著富集;通过突变差异表达基因的代谢通路注释,40个突变差异基因注释到了KEGG数据库中,得到88个代谢通路,期中1个通路存在显著富集;在挖掘潜在的与目标性状相关的可变剪接中得到76个基因可变剪接,93个剪接体的转录本。(4)在候选角蛋白关联蛋白基因在新吉细毛中的遗传变异分析表明,KAP24.1基因在cDNA348bp处发生T→C的突变,cDNA414bp处发生C→T的突变,属于错义突变,分别由脯氨酸突变为亮氨酸;丝氨酸突变为脯氨酸;KAP13.1基因在cDNA291bp处发生T→C的突变,cDNA469、528bp处发生C→T的突变,属于同异突变,未引起氨基酸序列的改变;在群体遗传学分析中,两个候选基因位点处于Hardy-Weinberg平衡,并且均处于中等多态(P0.5); KAP24.1基因中,BB基因型对羊毛产毛量和拉伸长度有显著影响(P0.05); KAP13.1基因中,在T291C位点,CC基因型对羊毛的拉伸长度有显著影响(P0.05),在C469、528T位点NN基因型对羊毛的产毛量和拉伸长度有显著影响(P0.05)。综上所述,本试验阐明了新吉细毛羊和小尾寒羊羊毛表型性状、皮肤组织学、羊毛生长血清学的差异性,并通过皮肤组织转录组的高通量测序分析,筛选出了差异表达基因、突变基因和可变剪接等,为进一步研究羊毛的生长和品质提供了基础理论数据,同时,对角蛋白关联蛋白基因在新吉细毛羊中遗传变异分析,为后期新吉细毛分子育种提供理论基础。


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