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基于RNA-Seq和MeRIP-Seq的湖羊热应激研究

卢曾奎  
【摘要】:随着养殖业集约化和规模化的发展以及全球性气温的普遍升高,动物热应激也越来越严重。热应激会直接或间接影响动物生理、生产和健康等,给养殖业带来一定的经济损失。目前动物热应激的研究对象主要为奶牛、鸡和猪,而有关绵羊热应激的研究报道甚少。因此,开展绵羊热应激的研究就显得更为迫切。绵羊处于高温高湿的环境中,究竟是哪些基因和代谢通路在发挥调控作用?鉴于此,本研究以湖羊为实验材料,运用生理学、RNA-Seq、MeRIP-Seq、生物信息学和分子生物学等方法来探索绵羊热应激的分子机理,寻找与绵羊热应激相关的基因及调控通路,为绵羊生产和育种提供理论依据。主要研究结果如下:1.热应激对绵羊血液生理生化指标、组织结构和HSPs表达的影响热应激改变了绵羊呼吸频率、天门冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、r-谷氨酰基转移酶和高密度脂蛋白胆固醇等生理生化指标。HE染色显示热应激造成绵羊肝脏组织不同程度损伤。热应激绵羊HSP70、HSP90和HSP110的表达量显著高于对照组。此外,热应激绵羊血清中T_3和T_4含量显著低于对照组。总之,这些指标的变化可以作为评估绵羊遭受热应激的参考。2.绵羊热应激的转录组学研究通过对热应激和对照组绵羊的8个文库进行RNA-Seq后,共筛选到1,137个差异表达基因。选择10个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果与RNA-Seq结果相似,表明测序结果准确可靠。这些差异表达基因显著富集到419个GO terms和51个KEGG pathway,进一步分析表明许多基因被富集到响应刺激反应和脂肪代谢相关的生物学过程中。3.绵羊热应激对m~6A甲基化修饰相关酶表达的影响绵羊肝脏RNA中总m~6A甲基化修饰水平和m~6A修饰相关酶的表达情况在热应激和对照组中存在差异,初步推测RNA中的m~6A甲基化修饰参与绵羊热应激的调控。4.绵羊热应激的表观转录组学研究通过MeRIP-Seq在热应激和对照组绵羊中共鉴定到5,641个基因含有m~6A修饰。这些peaks主要富集在CDS区和终止密码子附近,并且含有经典的RRACH基序。这些含有m~6A修饰的基因同样参与许多应激反应和脂肪代谢过程,进一步证明m~6A修饰可以调节绵羊热应激。5.绵羊热应激基因表达与m~6A修饰关系的研究RNA-Seq和MeRIP-Seq联合分析表明m~6A修饰的富集程度与基因表达量之间高度负相关。总之,本研究通过生理生化指标、组织形态学、转录组学和RNA表观转录组学等试验,较为全面的分析了绵羊热应激的分子调控机制,为绵羊耐热品种培育和生产提供理论依据以及为农民带来经济效益。此外,本研究结果证明mRNA中m~6A甲基化修饰可以调节绵羊热应激,为动物响应热应激的研究提供了一个新的途径。


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