高原妊娠对初生仔猪mtDNA拷贝数及血管生成相关基因表达量的影响

发布时间：2017-08-13 21:40

  本文关键词：高原妊娠对初生仔猪mtDNA拷贝数及血管生成相关基因表达量的影响

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【摘要】：线粒体是机体进行氧化磷酸化生成ATP的场所,是机体的能量工厂,越来越多的研究表明其参与各种生理代谢的调控过程。为了研究线粒体拷贝数及血管生成相关基因在动物高原环境适应性中的作用,以平原正常妊娠环境下出生的荣昌小猪(n=3)和平原转入高原妊娠环境出生的荣昌小猪(n=3)作为研究材料,采用实时荧光定量技术(qPCR)测定7个组织(心、肝、肺、’肾、大脑、眼肌和腰肌)的线粒体DNA拷贝数及血管生成相关基因的表达量,以探究动物适应高原环境的分子机制。两因素方差分析的结果表明,高原环境(F=226.87,p=5.89×10~(-15))和不同组织(F=212.25,p=5.25×10~(-22))都能显著影响线粒体拷贝数,并且海拔环境与组织之间存在着显著的交互效应(F=38.89,p=1.87×10~(-12))。进一步分析线粒体拷贝数在不同组织中的分布规律,结果发现在平原妊娠的荣昌小猪中,眼肌的拷贝数最多；高原妊娠的荣昌小猪中,心·脏的拷贝数最多。通过独立样本T检验,除了心脏组织在高原与平原妊娠小猪间无差异(t=0.32,,p=7.62×10~(-1)),其余6个组织(脑(t=17.59,p=6.13×10~(-5))、肺(t=3.10,p=3.61×10~(-2))、肝(t=3.30,P=3.99×10~(-2))、肾(t=3.30,p=3.99×10~(-2))、眼肌(t=31.86,p=5.79×10~(-6))、腰肌(t=10.39,p=4.84×10~(-4)))都呈现出高原妊娠小猪低于平原妊娠小猪的规律。推测高原妊娠小猪拷贝数明显下降,可能与线粒体受到损伤,线粒体发生自噬相关。在7个组织(心、肝、肺、肾、大脑、眼肌和腰肌)中,线粒体基因(COX1、ND1和ATP6)的表达量均高于平原正常妊娠小猪,推测在高原低氧环境中能量合成效率提高,从而导致线粒体基因表达量上调。核基因结果表明在心脏、肺、肌肉和大脑组织中VEGF基因表达上调,这与这些组织在高原低氧环境中,需促进血管生成有关。ET1基因在大脑、肺和肾中表达上调,这与在高原环境下维持血管内稳态直接相关。HIF-la基因对氧气变化敏感,通过调控其他基因的表达促使机体适应高原低氧环境。同时分析8个能量代谢基因的表达量,扩增结果显示：COX1(r=0.399,p=8.9×10~(-3))、HIF-1α(r=0.550,p=1.60×10~(-4))基因表达水平与mtDNA拷贝数存在显著负相关；NDI(r=0.317, p=4.09×10~(-2))、ATP6(r=0.333, p=3.1×10~(-2))、ET1(r=0.165,p=2.97×10~(-2))基因表达水平与mtDNA拷贝数存在极显著负相关。推测在高原环境线粒体由于受到氧化损伤,机体通过线粒体自噬清除线粒体,从而线粒体拷贝数降低,获得氧气含量降低,线粒体合成能量减少,为了满足机体对于能量的需求,导致能量代谢相关基因表达上调。上述研究结果表明动物在高原环境下,由于线粒体受到氧化损伤,通过自噬清除损伤的线粒体,从而表现出高原动物线粒体拷贝数低于平原环境。在高原低氧环境下,动物获得氧气含量降低,线粒体合成能量减少,为了满足机体对于能量的需求,调控血管生成相关基因表达上调。通过对荣昌猪线粒体拷贝数变化的研究,为家畜适应高原生产环境提供了基础理论数据。
【关键词】：mtDNA拷贝数 线粒体基因 能量代谢 荣昌猪
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 文献综述12-22
• 1.1 高原养猪业现状12
• 1.2 荣昌猪简介12-13
• 1.2.1 荣昌猪的历史12
• 1.2.2 荣昌猪的生产性能12
• 1.2.3 荣昌猪的开发利用12-13
• 1.3 高原环境适应性13-17
• 1.3.1 高原低氧适应性13-14
• 1.3.2 高原低氧环境对血液生理指标的影响14
• 1.3.3 一氧化氮酶活性对机体高原低氧环境的适应性14
• 1.3.4 线粒体基因与高原环境的适应性14-15
• 1.3.5 高原低氧相关基因的功能15-17
• 1.4 低氧环境对哺乳动物胚胎发育的影响17-18
• 1.5 线粒体DNA拷贝数与能量代谢18-21
• 1.5.1 线粒体结构18-19
• 1.5.2 线粒体功能19
• 1.5.3 线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)19-20
• 1.5.4 线粒体DNA拷贝数20-21
• 1.6 荧光定量PCR21-22
• 2 研究的目的与意义22-23
• 3 材料与方法23-30
• 3.1 试验动物23
• 3.2 样品采集23
• 3.3 主要仪器及试剂23-25
• 3.4 实验方法25-30
• 3.4.1 DNA提取及检测25
• 3.4.2 RNA提取及检测25-26
• 3.4.3 PCR引物设计及合成26-27
• 3.4.4 定量各样品中mtDNA拷贝数27-28
• 3.4.5 mRNA反转录28-29
• 3.4.6 定量各样品中相关基因表达29
• 3.4.7 数据分析29-30
• 4 结果分析30-38
• 4.1 扩增标准曲线30
• 4.2 高原与平原出生仔猪不同组织线粒体拷贝数的差异30-32
• 4.3 线粒体基因在各组织中的表达情况32-34
• 4.3.1 ND1基因在高原与正常仔猪中的表达差异32
• 4.3.2 ATP6基因在高原妊娠与正常妊娠荣昌仔猪的表达差异32-33
• 4.3.3 COX1基因在高原妊娠与正常妊娠仔猪中的表达差异33
• 4.3.4 mtDNA拷贝数与线粒体基因表达量相关性33-34
• 4.4 核基因表达量差异分析34-38
• 4.4.1 HIF-1α基因在高原妊娠与正常妊娠仔猪中的表达差异34
• 4.4.2 GOT2基因在高原妊娠与正常妊娠仔猪中的表达差异34-35
• 4.4.3 VEGF、ET1和NOS基因在高原妊娠与正常妊娠仔猪中的表达差异35-37
• 4.4.4 核基因表达量与线粒体拷贝数存在显著负关系37-38
• 5 讨论38-42
• 5.1 通过荧光定量PCR检测MTDNA拷贝数具有参考性38
• 5.2 初生仔猪线粒体DNA拷贝数的组织差异38-39
• 5.3 高原妊娠环境初生仔猪MTDNA拷贝数显著降低39-40
• 5.4 血管生成基因对高原环境下猪胚胎发育的影响40-42
• 6 结论42-43
• 参考文献43-52
• 致谢52

【参考文献】

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本文编号：669058