孕期密度应激对小尾寒羊子代表型编程效应研究

Maternal effect palys an important role in the animal evolutional process and is the major contributor to offspring phenotype and fitness. Changes in population density have a significant impact on individual phenotypic evolution, and maternal density stress can affect offspring phenotype and fitness through maternal effect. Therefore, it is an important scientific question to study the programming effects of maternatal density stress on their offsprings’ phenotype and explore the molecular mechanism of maternal effect. This project aims to investigate the influences and the mechanisms of maternal density stress in Small Tail Han sheep on their offsprings’ phenotype at the behavioral, physiology and epigenetic levels. Here we will focus on the effects of maternal density stress on the growth, behavior, physiology and molecular levels of the stress genes of the developing offspring to explore programming effects of maternal density stress，and test The Fetal Programming Hypothesis. Then we want to explore the mechanism of maternal effect through studying the DNA methylation modification of NR3C1、CRHR1 and CRHR2 in the hypothalamus and hypophysis of the offspring. The above research will not only enrich the contents of animal behavior research, but also deeply explores the endocrine and molecular mechanism of maternal effects, which will further enrich the theory and method of domestic animal behavior research in China.

母体效应是动物进化的重要动力和子代表型变异的主要贡献者。种群密度变化对个体表型进化影响很大，孕期密度应激可通过母体效应发挥作用。适宜的母体种群密度对提高母畜繁殖性能和子代健康水平，改善动物福利等方面均具有重要意义。因此，研究孕期密度应激对子代表型的编程效应，探讨母体效应发生作用的分子机制，作为一个科学问题具有重要的理论及应用价值。本项目拟从行为-生理-基因不同层次探讨孕期密度应激对小尾寒羊子代的影响及其作用机制。研究母体整个孕期暴露于不同密度对其子代生长发育、行为、生理及应激基因表达的影响，探讨母体密度应激对子代表型的编程效应，验证胎儿编程假说；研究子代NR3C1、CRHR1和CRHR2基因甲基化水平的变化，从表观遗传学水平探讨母体效应发生作用的分子机制。以上研究不仅充实了目前家畜行为学的研究内容，而且深层次探讨母体效应的内分泌及分子调控基础，也将进一步丰富我国家畜行为学研究的原理和方法。

种群密度是动物进行适应性生殖调整的一个普遍信号，母体将种群密度的环境信息通过母体效应传递给子代，对子代表型产生编程效应，而糖皮质激素、HPA轴和肠道菌群是发挥孕期应激编程效应的关键介质。本项目以小尾寒羊为研究对象，研究了母体孕期密度应激对其子代生长发育、行为、生理、肠道菌群和基因表达的影响，探讨小尾寒羊孕期密度应激对子代表型的编程效应。主要研究结果如下：（1）孕期密度应激影响子代的生长发育和行为。孕期密度应激降低子代断奶时体重，增加子代的恐惧性和情绪反应性，从而导致子代焦虑样行为增加，空间记忆能力下降，但是对联想学习能力无显著影响。（2）孕期密度应激影响子代的肠道微生物结构和组成，应激组子代参与调节肠道功能、降低肠道疾病发生率和推动免疫系统进化的有益微生物的百分比显著降低，从而降低了应激组子代对营养物质的消化吸收能力，影响其生长性能。（3）无论是4月龄和8月龄子代，密度应激组和对照组之间子代微生物α多样性的差异都不显著，但是，随着年龄的增长，子代肠道微生态逐渐达到成熟和平衡状态。（4）孕期密度应激对4月龄子代的内分泌变化有影响，对照组子代血清中丙二醛含量显著高于应激组，但是尚未发现对6月龄和8月龄子代内分泌变化有影响。