miR-145调控猪产仔数性状的分子机制

Litter size is one of the most important economic traits in modern pig industry. Recently miR-145 was reported to be associated with the regulating of litter size traits in swine by regulating of follicular development and gonadal hormone secretion. But there were no report on the precise mechanisms of miR-145 in the regulation of litter size traits. In the present study, based on the biological roles and previous studies of miR-145, the effects and molecular mechanisms of miR-145 in the regulation of Wannan Black pig and Duroc litter size traits will be elucidated. The expression change of the miR-145 in sow reproductive system at different developmental stages and ovary of the whole estrous cycle will be analyzed by quantitative PCR and hybridization in situ; the effects of miR-145 regulating of follicular development and gonadal hormone secretion will be verified by inhibitor or mimic in vitro; the binding sites of miR-145 within candidate genes of reproductive traits will be detected by dual luciferase reporter, western blot and bioinformatics methods; and the molecular mechanisms of miR-145 in the regulation of follicular development, gonadal hormone secretion and litter size traits will be analyzed. The results will be meaningful for understanding the mechanism of regulating of pig litter size traits and providing a theoretical and applicative basis for efficient genetic improvement.

产仔数是现代养猪生产中最重要的经济性状之一。研究表明miR-145可通过调控卵泡发育、性激素分泌等繁殖过程而影响产仔数性状，但作用机制尚不清楚。本研究基于miR-145的生物学功能和前期研究基础，以地方猪（皖南黑猪）和瘦肉型猪（杜洛克猪）为研究对象，开展miR-145调控猪产仔数性状的分子机制研究。拟利用定量PCR、原位杂交等技术，分析miR-145在不同发育阶段母猪的生殖系统和整个发情周期卵巢中的表达变化规律；采用体外细胞抑制或过表达的方法，验证miR-145对卵泡发育和性激素分泌的调控作用；利用双荧光素酶报告基因、Western Blot及生物信息学等方法，找到miR-145与繁殖性状候选基因的作用靶点；揭示miR-145参与卵泡发育和性激素分泌过程的证据，阐明miR-145调控猪产仔数性状的分子机制。为深入解析猪产仔数性状的遗传调控机制和高效选育改良提供科学依据和应用基础。

猪产仔性状的遗传调控机制复杂，“下丘脑-垂体-卵巢”轴作为哺乳动物生殖内分泌调控的关键受到广泛的关注。研究表明，miRNA可调控机体的生殖内分泌功能进而影响猪的产仔数表型。本研究以瘦肉型大约克猪和安徽省地方品种皖南黑猪为研究对象，选取极端高、低产个体，检测其下丘脑、垂体、卵巢等生殖组织及颗粒细胞中miR-145、miR-429及miR-21的表达差异，分析miR-429及其靶基因ZEB1、LHβ在卵巢及颗粒细胞中的共表达规律，最后通过双荧光素报告基因确定miR-429与ZEB1的靶向关系，通过EMSA实验确定ZEB1对LHβ的靶向关系，从而揭示了miR-429、ZEB1和LHβ三者互作调控猪生殖功能的分子机制。实验发现：1）miR-145在大约克猪卵巢中的表达显著高于皖南黑猪；miR-429在大约克猪垂体中的表达显著低于皖南黑猪；miR-21的表达随着发情持续时间呈先下降后上升的趋势，表达最低点出现在发情周期第14 d。2）miR-429和转录因子ZEB1在高、低产猪垂体和卵巢的表达呈相反趋势，即miR-429在垂体和卵巢表达量较高时，ZEB1的表达量则较低，而当miR-429在垂体和卵巢表达量较低时，ZEB1的表达量则较高，这种相反的关系符合miRNA对靶基因的负调控关系；双荧光素酶报告基因发现miR-429在ZEB1的3’UTR区域有结合位点，ZEB1基因是miR-429的靶基因。3）促黄体素β（LHβ）的在卵巢中的表达模式与miR-429基本一致，与ZEB1则正好相反；EMSA实验发现ZEB1能靶向结合LHβ蛋白，调控LHβ的蛋白表达。以上结果说明，在猪卵巢颗粒细胞中，miR-429通过介导转录因子ZEB1而间接调控了LHβ的表达，从而实现对生殖过程的调控作用。本研究为进一步探讨其他miRNA对猪生殖的调控机制及猪产仔性状的遗传改良提供了理论依据。