光照诱导鹅生成环状Clock基因促进卵泡发育的分子机制

The low reproductive performance of geese restricts the efficient production of goose industry in China. At present, the research on molecular regulation mechanism of goose reproductive performance is not thorough, especially in non-coding RNA. Based on the identification of non-coding circular transcript (circClock) of goose clock gene and the analysis of tissue expression of reproductive axis, the research on molecular mechanism of circClock regulating follicular development was carried out in this study. Using Guangdong Magang goose as the research object, the expression level of circClock, reproductive hormone level and follicular development under different illumination time conditions were compared. Functional tests were performed in pituitary cells and follicular granulosa cells using overexpression and interference techniques to reveal the expression pattern of circClock and its role in follicular development. Combined with cell transcriptome and miRNA sequencing, further identifies the downstream gene regulatory network and pathway of circClock, and comprehensively analyzes the molecular mechanism of circClock regulating follicular development. The implementation of this project is conducive to an in-depth understanding of the molecular mechanism of non-coding RNA regulating goose follicular development, providing new ideas for analyzing the genetic mechanism of goose reproductive traits, and providing theoretical basis for improving the reproductive performance of breeding geese in production.

鹅的繁殖性能低下，制约了我国肉鹅产业的高效生产。然而目前鹅繁殖性能的分子调控机制研究不深入，特别是非编码RNA方面尚未有报道。本项目在完成鹅Clock基因的非编码环状转录本（circClock）鉴定和生殖轴组织表达分析的基础上，拟进行circClock调控卵泡发育分子机制的研究。以广东马岗鹅为研究对象，比较不同光照时间条件下circClock的表达水平、生殖激素水平及卵泡发育情况，利用过表达和干扰技术在垂体细胞和卵泡颗粒细胞中进行功能试验，揭示circClock表达规律及其在卵泡发育过程中的作用。结合细胞转录组和miRNA测序，进一步鉴定circClock的下游基因调控网络和通路，综合解析circClock调控卵泡发育的分子机制。本项目实施有利于深入认识非编码RNA调控鹅卵泡发育的分子作用机制，为解析鹅繁殖性状的遗传机理提供新的思路，同时为生产中种鹅繁殖性能的改良提供理论依。

鹅是季节性繁殖动物，繁殖性能低下，其繁殖性能受季节影响较大，制约了我国肉鹅产业的高效生产。Clock基因作为生物节律的核心基因，在维持动物正常的生物节律和繁殖调控过程中起重要作用。本项目以广东马岗鹅为研究对象，解析clock基因及circClock在长光照对睾丸退化过程中的调控机制。本试验选取200日龄健康马冈鹅800只（公：母=1：3），长光照处理（18L:6D）至母鹅进入休产期，在加光开始前一天（正常繁殖期）、加光处理13天（繁殖衰退期）、加光处理27天（繁殖衰退期）和加光处理45天（休产期）随机挑选12只公鹅，采集下丘脑、垂体、睾丸和松果体组织，检测该繁殖衰退过程中Clock基因、circClock基因及生殖相关基因的表达水平，揭示光照对circClock的调控规律；通过在鹅睾丸支持细胞进行circClock过表达或者干扰试验，在细胞水平上分析circClock对睾丸发育的影响，并对睾丸组织进行全转录组测序，解析circClock在鹅繁殖退化过程中的作用机制。结果发现持续长光照处理导致马冈鹅睾丸退化并抑制精子生成，四个时期相互比较，每天18 h长光照处理能够加快鹅群进入休产期。持续长光照处理显著降低了马冈鹅下丘脑、垂体、睾丸和松果体组织中Clock基因和circClock基因的表达量。过表达circClock能够增加S2期细胞比例，促进支持细胞的增殖，同时支持细胞功能维持基因表达量极显著升高，抑制素基因及蛋白表达水平显著降低；干扰circClock能够促进细胞凋亡，并将支持细胞阻滞在G2期以抑制其增殖，同时降低支持细胞功能维持基因表达水平，抑制素基因及蛋白表达水平显著升高。睾丸全转录组测序发现circClock差异表达，以circClock中心进行靶向关系联合分析，发现circClock可能通过TSH-DIO2/DIO3通路调控公鹅睾丸退化。综合以上结果，circClock促进睾丸支持细胞的增殖并抑制其凋亡，可能通过TSH-DIO2/DIO3通路在长光照公鹅睾丸退化过程中起到正向调控的作用。本项目实施有利于深入认识非编码RNA调控鹅睾丸的分子作用机制，为解析公鹅繁殖性状的遗传机理提供新的思路，同时为生产中种鹅繁殖性能的改良提供理论依。