基于转录组和蛋白组数据鉴定猪肌肉生长和脂肪沉积相关的基因

发布时间：2018-01-04 23:13

本文关键词：基于转录组和蛋白组数据鉴定猪肌肉生长和脂肪沉积相关的基因　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：肌肉生长和脂肪沉积是复杂的数量性状,同时也是猪生产中的重要经济性状。滇南小耳猪(DSP)和藏猪(TP)是我国特有的小型地方猪种,与国外引进的长白猪(LL)和大约克(YY)等品种相比,生长速度慢,肌内脂肪沉积能力强,肉质更好。本研究采用RNA-seq、miRNA-seq、iTRAQ和PRM技术对4个品种猪背最长肌组织的转录组和蛋白组进行分析,鉴定与猪的肌肉生长和脂肪沉积相关的关键基因和miRNAs。采集DSP、TP、LL和YY的背最长肌组织,提取总RNA进行RNA-Seq分析,共得到阳性表达基因18,208个,其中4个品种共表达的基因有14,633个。将具有相同生长特性的DSP和TP作为一组(DSP-TP),LL和YY作为一组(LL-YY),按照p≤0.05且表达差异倍数|log2FC|≥1的标准进行筛选,共得到315个差异表达基因(DEGs),其中在DSP-TP组上调基因140个,下调基因175个。用DAVID软件对所有DEGs进行功能注释,鉴定得到85个与肌肉生长有关的基因,主要参与肌肉组织发育、细胞发育的调节和生长因子的结合等过程;鉴定得到27个与脂肪沉积有关的基因,主要参与脂肪代谢、脂肪酸合成过程等。肌肉组织miRNA-Seq数据分析得到了320个阳性表达的miRNAs,其中包括271个已知的猪miRNAs和49个新预测的miRNAs。271个已知的miRNAs中,按照p≤0.01且表达差异倍数|log2FC|≥1的标准进行筛选,共得到了30个差异表达的miRNAs,在DSP-TP组上调的是20个,下调的是10个。对差异表达miRNAs进行靶基因的预测,并对这些靶基因进行KEGG通路分析,结果显示它们主要参与MAPK、GnRH、胰岛素和钙离子信号通路等。将这些差异基因和差异miRNAs进行联合分析,发现18个差异表达miRNAs的46个靶基因与生长相关,16个差异表达miRNAs的15个靶基因与脂肪沉积有关。综合分析,我们鉴定了CAV2,MYOZ2,FRZB,miR-29b,miR-122,miR-145-5p 和 miR-let-7c 等与肌肉生长有关的基因和miRNAs;FASN,SCD,ADORA1,miR-4332,miR-182,miR-92b-3p,miR-let-7a和miR-let-7e等与脂肪沉积相关的基因和miRNAs。肌肉组织iTRAQ分析得到了4,815条肽段和969个阳性表达蛋白,根据FC1.3或0.77的标准,共鉴定了288个差异表达蛋白,其中在DSP-TP组上调的有169个,下调的有119个。对上调和下调的差异蛋白分别进行DAVID功能注释和富集分析,得到了 28个与肌肉生长有关的差异蛋白和15个与脂肪沉积相关的差异蛋白。将这些差异miRNAs和差异蛋白进行联合分析,发现17个差异表达miRNAs在差异表达蛋白中有54个靶基因,其中2个差异表达miRNAs的2个靶基因与肌肉生长有关,3个差异表达miRNAs的2个靶基因与脂肪沉积有关。综合分析,共得到了 ALDOC,EN03,PGK1,PGK2,TNNT1,SETX,SLC9A3R1,miR-152和miR-339等与肌肉生长相关的差异表达蛋白和miRNAs;LPL,APOA1,APOC3,ACADM,FABP3,GPD2,UQCRC1,miR-122和miR-29b等与脂肪沉积相关的差异表达蛋白和miRNAs。用PRM技术对随机挑选的12个差异蛋白进行了验证,验证结果与iTRAQ一致,表明了iTRAQ方法的有效性和准确性。我们进一步对筛选到的FRZB基因进行了生长性状的功能分析和验证。共鉴定了 3个突变位点,即一个插入位点(A-532B)和2个SNP位点(G636A和C650T),G636A和C650T的基因型频率分布在国内地方猪(DSP和TP)及引进猪种(LL和YY)中显著不同。基因型与生长表型相关分析,发现2个SNP位点(G636A和C650T)对淮猪新品系的生长性能具有显著的影响,2个位点优势等位基因分别是G和C,优势基因型分别是GG型和CC型。FRZB基因基因在猪垂体、背最长肌和脂肪组织中高表达,在心脏、下丘脑和大脑中低表达。该基因mRNA和蛋白表达量趋势一致,在背最长肌肉组织中,中国地方猪种(DSP和TP)显著高于引进猪种(YY)(p≤0.05);而在背脂组织中,DSP的表达量显著高于TP和YY(p≤0.05)。结果表明了FRZB基因高表达与肌肉生长存在负相关,与脂肪沉积存在正相关。因此,FRZB很可能是一个猪生长性状的候选基因。本研究通过转录组和蛋白组数据分析,鉴定了一些与猪的肌肉生长和脂肪沉积相关的基因、miRNAs和蛋白,为进一步研究猪的生长和肌内脂肪沉积的基因提供了方向和目标,更为利用现代生物技术培育生长速度快、肌内脂肪沉积能力强的新猪种提供了宝贵数据。
[Abstract]:A total of 315 differentially expressed genes ( DEGs ) were obtained by using RNA - seq , miRNA - seq . In this paper , we identified two differentially expressed proteins , including ALDOC , EN03 , PGK1 , PGK2 , TNNT1 , SETX , SL9A3R1 , miR - 152 and miR - 339 . In order to further study the growth of pigs and the genes involved in intramuscular fat deposition , they provide direction and target for further study of porcine growth and intramuscular fat deposition , which provides valuable data for the development of new porcine species with high growth speed and strong intramuscular fat deposition .

【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S828

【参考文献】