黔北麻羊产羔性状候选基因筛选与分子调控机制研究

Numerous studies have shown that screening of major gene on litter size is significant in improving the fecundity of goats. How to determine the genes and genetic mechanisms related to the characteristics of lambing traits has been research hot in the goat. Guizhou local goat - Qianbei Ma goat has the advantages of fast growth and development, high fecundity and good meat quality. The single and more lambs group of Qianbei Ma goat ewes have been bred and the SNP locus of some genes located at HPG axis were detected in the previous work, but the reproductive traits are controlled by polygenes. The mechanism of the related genes on the reproduction trait is not clear, suggesting that there may be other related genes and proteins that affect the ovulation pathway. On the basis of previous work,RNA-seq and iTRAQ techniques are used to detect and correlate genes and proteins affecting lambing traits from transcriptional and protein levels respectively. The bioinformatics method is used to study the relationship between related genes or proteins and lambing traits, to construct the molecular network of gene regulation mechanism of reproductive traits in Qianbei Ma goat, and to screen the genes or proteins related to lambing traits. The qRT-PCR, immunohistochemistry, Western blot and flow cytometry techniques are used to validate and analyze the screened differential genes or differential proteins and further analyze molecular mechanism on goat lambing trait.

研究表明，筛选产羔性状的主效基因在提高山羊繁殖力上意义重大，如何确定与山羊产羔性状相关的基因及遗传机制一直是研究热点。贵州地方山羊-黔北麻羊具有生长发育快、繁殖力高、肉质优良等优点。我们前期选育了单、多羔黔北麻羊母羊群体，对黔北麻羊HPG轴部分基因进行SNP位点检测，但繁殖性状受多基因控制，相关基因对繁殖的影响机制还不清楚，推测可能有相关基因和蛋白影响了排卵通路。本项目拟在前期研究的基础上，采用RNA-seq和iTRAQ技术分别从转录和蛋白水平对影响产羔性状的差异基因和蛋白进行检测及关联分析，应用生物信息学方法研究差异基因/差异蛋白与产羔性状的关联性，构建黔北麻羊繁殖性状基因调控机制的分子网络，筛选与产羔性状相关的差异基因和差异蛋白质。通过qRT-PCR、免疫组化试验、Western blot和流式细胞等技术对筛选的差异基因和差异蛋白进行验证和分析，解析山羊产羔性状的分子调控机制。

筛选产羔性状的主效基因在提高山羊繁殖力上意义重大，如何确定与山羊产羔性状相关的基因及解析遗传机制一直是研究热点，贵州地方山羊-黔北麻羊具有生长发育快、繁殖力高、肉质优良等优点。本项目以单、多羔黔北麻羊为研究对象，通过ELISA技术检测发情周期内生殖激素分泌特点；利用转录组和蛋白组筛选单、多羔黔北麻羊卵巢组织差异表达基因和蛋白；采用qRT-PCR、流式细胞术及Western bolt等技术研究差异基因和蛋白的表达及其对卵巢颗粒细胞相关功能的影响。获得如下研究成果：1.揭示了黔北麻羊发情周期内血浆FSH、LH、PRL、P4等生殖激素含量的动态变化规律。2.通过RNA-Seq技术检测发现多羔组中共得到68个差异显著lncRNA（57个上调，11个下调）；208个差异显著mRNA（202个上调，6个下调）；126个差异显著circRNA（29个上调，97个下调）；25个差异显著小RNA（17个上调，8个下调）。生物信息学分析发现：这些基因大都参与免疫反应、生物粘附、细胞黏附等生物过程以及富集在MAPK、PPAR、GnRH、Wnt等信号通路。3.通过iTRAQ技术测序发现：多羔组卵巢中有53个蛋白表达水平发生了显著变化（21个上调，32个下调）。进一步与磷酸化蛋白质组学数据的比对发现：上、下调的磷酸化差异表达蛋白均存在多种相互作用网络，且下调的磷酸化差异表达蛋白则存在数量更大、更复杂的相互作用网络。4.分子水平上发现SMAD1、PPP3CA、TGF-β2等差异基因在多羔组HPG轴mRNA水平均高于单羔组，与测序结果相符。5.细胞水平发现SRD5A2、CTSB、CTSD、HSD3B1等基因对卵巢颗粒细胞增殖、凋亡、激素分泌及细胞周期等能均有重要影响，不同程度上影响了黔北麻羊繁殖性能。本项目的实施，运用现代高通量测序技术与分子验证实验相结合，探讨羊繁殖性状相关基因的有效性，筛选出了影响山羊产羔性状的基因，解析山羊繁殖性状的分子调控机制，为山羊多胎品系选育提供了理论参考与数据支撑。