林麝泌香的分子遗传机制研究

The Chinese forest musk deer (Moschus berezovskii Flerov) is an endangered artiodactyl and medicinal species native to southern and central China. Male musk deer secrete musk from the musk gland. Its secretion has a specific musk odor, therefore musk being in constant demand as raw material in the perfume and Chinese traditional medicine industry. Our previous study showed that unmated male forest musk deer generate a greater amount of musk than mated males. In order to further explore the molecular genetic mechanism of musk secretion of Chinese forest musk deer. In this study, we will comprehensively compare epigenome, transcriptome, metagenome and metabolome of unmated and mated male forest musk deers at different musk secretion stages. Then functional verification for these candidate musk secrete related genes will be conducted in cells. The study may provide a foundation and develop a new method for exploring molecular genetic mechanism of musk secretion of Chinese forest musk deer, and provide a large amount of genetic resources for protection and utilization of Chinese forest musk deer.

林麝（Moschus berezovskii Flerov）是我国一级重点保护的濒危药用动物，其雄性个体的香腺组织分泌的麝香（musk）香味浓烈，药用价值高，是享誉国内外的名贵香料和药材。课题组之前的研究结果表明：与交配过的公麝相比，未交配过的公麝能分泌更多量的麝香。本课题针对林麝分泌麝香的这一重要生物学问题，拟以交配行为对麝香分泌的影响为切入点，对林麝泌香的分子遗传机制进行深入研究。通过比较不同泌香阶段交配过和未交配过公麝的表观组、转录组、宏基因组和代谢组，对泌香相关的基因及其通路进行全面、多维度的研究和探索，并通过细胞水平进一步验证和确定这些基因的功能与作用。本课题的相关结果将为深入揭示林麝分泌麝香的分子遗传调控机制提供新思路和视野，为综合保护和利用我国林麝资源和提高麝香产量研究提供大量的基础数据和基因资源，并有望在相关领域产生重要影响。

项目的背景：相对于常见猪、鸡、牛等家畜，专门从事林麝研究的科研人员紧缺，这使得先进的分子生物学技术方法在林麝上应用的时间相对靠后，严重影响对其的开发和利用。目前，影响林麝产香量的因素及其调控泌香的分子遗传机制尚不明确，将片面的结果用于将来林麝的圈养和驯化过程中的成效及其不确定性可见一斑。课题组先前的研究结果表明，上一年未交配过的公麝相对于交配过的公麝能够在来年产生更多量的麝香，且它们的香囊内麝香微生物及其化学成分也显示出了明显的差异，我们推测不同的交配状态是影响林麝麝香分泌量的重要因素之一。因此，建立健全的林麝泌香分子调控网络对于我国林麝资源的保护和利用尤为重要，同时转录组等组学数据的产出也将为林麝研究提供大量的基础数据和基因资源。.主要研究内容：本研究通过比较不同泌香阶段交配和未交配公麝的转录组、表观组、代谢组和宏基因组，对泌香相关的基因及其通路进行全面、多维度的研究和探索。重要结果和关键数据：（1）未交配和交配的林麝香囊腺显著差异的基因主要富集在甲状腺激素合成等生物学过程以及激活受体信号通路、磷脂酰肌醇-3-羟基酶-蛋白激酶信号通路中，暗示着其中一些基因可能与麝香的产生有关；（2）在不同泌香阶段间，麝香群落微生物整体多样性存在差异，而在同一泌香阶段内交配与未交配的林麝麝香微生物差异小于不同泌香时期带来的影响；（3）在心、肝、脾、肺、肾和肌肉六个不同组织中，表达最为丰富的miRNA为miR-26家族，近年来被证实通过调控一些复杂的信号通路，在细胞增殖、凋亡、非肿瘤疾病不同阶段的肿瘤发生、正常组织的生长和发育以及其他生物过程中发挥重要作用，此外，let-7miRNA家族据报道可在某些基因转录后作为看守者控制细胞生长。.科学意义：本课题对林麝泌香相关的基因及其通路进行全面、多维度的研究和探索，有利于全面认识林麝泌香的分子遗传机理，为保护和利用我国林麝资源及提高其泌香量提供新的参考线索。