山羊绒生长周期差异的比较转录组研究

Analysis of transcriptome can be widely used to analyze global patterns of gene function and structure, providing researchers with greater insights into biological pathways and molecular mechanisms that regulate disease progression. In this study, the skin samples which are implanted melatonin and under natural growth conditions respectively from Inner Mongolian cashmere goats in during the growth (anagen), involution (catagen), and rest (telogen) phases of hair growth were collected to proforme transcriptome sequencing, to create a transcription database of gene in goat skin, and to identify specific genes in cashmere growth cycle. Gene maps associated with cashmere cycle development are drawn by mapping transcripts to the genome. Differently expressed genes involved in the regulatory pathways and mechanisms are explored by GO functional analysis and the KEGG Pathway analysis. The cycle-specific molecular markers and their expression site are identified by hybridization of fluorescent quantitative and organizations. The project aims to provide a basis for developing the program of artificially regulating hair growth, and to make a solid foundation for future cashmere molecular breeding.

转录组研究能够从整体水平研究基因功能以及基因结构，揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。基于近年来比较转录组的研究进展，本研究选取埋植褪黑素和自然生长条件下，山羊绒不同发育阶段（生长期、休止期和退行期）的皮肤为样本，进行转录组测序，建立山羊皮肤组织基因比较转录数据库，发掘山羊绒周期的特异基因；对差异基因通过将转录本映射到基因组，初步绘制山羊绒周期发育相关基因的基因组分布图；通过GO功能分析和KEGG Pathway分析，探索差异基因对山羊绒周期的调控通路和机制；并通过荧光定量和组织杂交，鉴定周期特异的分子标记及其表达的部位。本项目对毛囊发育相关基因的深入研究旨在为人工调控绒毛生长方案的制定提供依据，也为绒山羊分子育种奠定基础。

山羊绒是山羊重要的经济性状，是纺织的重要原料，但山羊绒的品质在逐年滑坡。山羊绒性状是一个综合的数量性状，由微效多基因调控的。基于近年来比较转录组的研究进展，本研究选取埋植褪黑素和自然生长条件下，山羊绒不同发育阶段的皮肤为样本，进行转录组研究，具体结果如下：.1、构建山羊皮肤转录组数据库，将所有转录组数据合并，得到511110条转录本，分别与Nr等数据库注释，并对长度和基因数进行统计。.2、山羊绒周期表达差异分析发现，基因12个月发生4次显著变化，绒山羊绒毛的生长从4月中旬开始到11月底，经历7个半月的生长，从11月底进入退行期，经历3个月的退行，从3月进入休止期，大约为1个半月时间。.3、对转录本进行基因组定位，511110个转录本中有466265个转录本定位到山羊的基因组中，占总转录本的91.23%。进行分布统计发现皮肤表达的基因在染色体上分布均匀。19号染色体皮肤相关的基因分布较多。.4、对埋植和自然两组样本的转录组表达谱进行群体交叉相关系数研究，通过群体聚类分析表明埋植褪黑素只对绒毛的启动产生影响，绒毛的生长中褪黑素调节并不是唯一的关键基因，还会受到其他因素调节而弱化褪黑素对毛囊发育的影响。.5、结合山羊绒周期miRNA的研究，研究调控绒毛启动的机制表明，皮肤Wnt信号通路的生物功能受到皮肤中microRNA的调控作用。.6、毛囊生长的周期启动受到微效多基因控制，毛囊从休止期到生长期启动过程中上调和下调的靶基因及具有负调控作用的microRNA明显聚集为两个群体，说明基因间的平衡或基因表达的启动阈值及基因的差异表达对毛囊的启动至关重要。.7、对EGFR，ITA5，CHP1，FZD6，SIAH，SMAD2等18个基因进行定量验证，验证结果与测序结果一致。对MTNR1a和RORα等褪黑素受体进行原位杂交，表明埋植褪黑激素皮肤的表达信号集中在毛干和绒干的外根鞘上，从而促进绒毛启动。.本项目对毛囊发育相关基因的深入研究旨在为人工调控绒毛生长方案的制定提供依据，也为绒山羊分子育种奠定基础。