凉山猪不同生长发育时期肌肉转录组表达谱及表达特征研究

发布时间：2017-03-25 21:05

  本文关键词：凉山猪不同生长发育时期肌肉转录组表达谱及表达特征研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：山猪是乌金猪的一种类群,主要分布于四川凉山彝族自治州,由于与其他类群(柯乐猪、法地猪、大河猪、昭通猪)长期的地理隔离和人工选择差异,导致凉山猪具有自己独特的种群特性。随着如今养猪业规模化、集约化的快速发展,中国地方品种猪的养殖不断受到外种猪的冲击,导致大量中国地方猪种濒临灭绝。凉山猪作为典型的西南山地型地方猪种,具有性成熟早、耐粗饲、肉质优良等优点,对其遗传资源保护的重要性不言而喻。有效的品种保护方案不仅需要对品种的原种保存,还需要进行有效的开发利用。生产参数是品种开发利用的基础,由于遗传背景和生存环境的差异,各品种间的生产参数存在较大的差异。本实验以305头纯种凉山猪作为研究对象,首先通过拟合生长发育曲线,计算出其生长拐点,并对不同发育时期胴体性状和肉质性状的规律进行分析,以确定凉山猪的最佳屠宰体重。再利用RNA-Seq高通量测序技术对凉山猪生长拐点及拐点前(性成熟期)和拐点后(生长曲线渐近线)3个特殊时间点的肌肉组织进行肌肉转录组测序,并对其进行差异基因筛选和功能富集分析等表达特征研究,探索凉山猪生长发育曲线规律的遗传机理,为凉山猪的保种和开发利用提供可靠的理论和科学依据。其实验结果如下：利用三种非线性模型对275头凉山猪的完整生长发育数据的生长发育曲线拟合,发现凉山猪的累积生长曲线符合生物界普遍存在的“S”型生长曲线。在模型中,凉山猪生长的拐点日龄为193.33 d,拐点体重为62.61kg,最大日增重为429.69 g。对凉山猪10个不同发育阶段的胴体性状研究表明：平均背膘厚、眼肌面积、皮脂率和屠宰率都随着凉山猪的生长而不断增加,瘦肉率和骨率随着体重先增加后减少,在生长拐点附近达到最大值,表明凉山猪在生长拐点后期以沉积脂肪为主。肉质性状表现为：背最长肌pH1(屠宰后45 min)、pH2(屠宰后2h)、红度a值、系水力、大理石花纹等肉质性状表现较好,且在生长拐点之后还有显著提高(p0.05),表明过早屠宰不利于凉山猪良好肉质性状的形成。对=不同发育阶段的肌肉组织营养组成分析发现,凉山猪肌肉组织中含有丰富的游离氨基酸、脂肪酸,其中脂肪酸含量和P：S都随着体重的增加而不断增加,而游离氨基酸却是在生长发育拐点时达到最大值。综合上述实验结果,同时考虑到凉山彝族地区的传统习惯,将凉山猪的最佳屠宰体重确定为70 kg,日龄为210 d左右。以凉山猪的性成熟期(143 d,31.40 kg)作为其拐点前的代表点,以生长发育曲线的渐近线(243d,90.90 kg)作为拐点后的代表点,利用RNA-seq高通量测序技术,测定生长拐点(UIP)及拐点前(BIP)和拐点后(AIP)3个不同时间点共9个凉山猪肌肉组织转录组,总共获得117,692,255读长为50nt的单端原始读段,共产生5.89 Gb(gigabases)的可用数据。其中,生长拐点前(BIP)共检测出21,966个具有表达活性的基因,在生长拐点处(UIP)共有21,331个基因表达,在生长拐点后(AIP)共有20,996个基因表达,其中三个生长发育阶段共表达基因有20,139个,BIP特异性表达基因有747个,UIP特异性表达基因有364个,AIP特异性表达基因有261个。差异基因分析筛选出775个在BIP和UIP之间差异表达的基因,通过GO和Pathway功能富集分析,在BIP时期中高表达的差异转录本主要富集到免疫系统发育相关通路；在UIP时期高表达的差异转录本主要富集到细胞转录活性调控通路。而AIP与UIP中仅有271个差异表达基因,在AIP时期高表达的差异转录本主要富集在氨基酸和糖类代谢通路；在UIP时期高表达的差异转录本主要富集在胶原蛋白合成和骨发育相关通路。对特异性表达基因分型发现共有380(27.70%)个特异性表达基因显著地富集在生长发育和肉质性状相关QTL区域。对先天免疫发育相关基因的表达特征分析表明,C1QA、C1QB、C1QC在BIP时期的表达水平是UIP和AIP的2-5倍；RNA聚合酶Ⅱ转录因子及线粒体基因在UIP时期高表达；肌内脂肪和脂肪酸合成相关基因在AIP时期高表达。综合凉山猪生长发育相关表型数据分析表明凉山猪在生长拐点前的生理发育主要是对自身免疫系统的完善；而在生长速度最大的拐点时其细胞转录活性和线粒体功能显著提高,同时也进行骨成熟的发育；在生长拐点后主要是脂肪酸、氨基酸、糖类代谢等与肉质相关的性状的发育。通过Q-PCR验证RNA-seq结果,两者之间有较高的相关性(r0.75,P0.05),说明RNA-seq结果准确可靠。通过本研究,进一步完善了凉山猪的生产参数,确定了凉山猪的生长发育拐点,同时对凉山猪生长拐点以及拐点前后不同发育时期的生物学功能差异的遗传机理进行了深入研究。这对凉山猪的实际生产和开发利用具有重大指导意义,同时也可以为其它中国地方猪种开发利用提供参考依据。
【关键词】：凉山猪 胴体性状 肉质性状 肌肉 RNA-seq mRNA转录组
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 高频词对照表9-12
• 第一章 文献综述12-37
• 1 凉山猪的生长发育12-19
• 1.1 凉山猪的形成历史12-14
• 1.2 猪的生长发育曲线14-18
• 1.3 生长发育主效基因的概述18-19
• 2 猪的胴体和肉质性状19-27
• 2.1 胴体性状的发育20-21
• 2.2 肉质性状的发育21-25
• 2.3 影响猪胴体和肉质性状的因素25-27
• 3 转录组测序27-34
• 3.1 转录组测序(RNA-seq)27-28
• 3.2 RNA测序技术平台28-31
• 3.3 RNA-seq原理31
• 3.4 RNA-seq建库测序流程31-32
• 3.5 RNA-seq生物信息学分析流程32-33
• 3.6 RNA-seq技术优势33-34
• 4 RNA-sEQ技术在猪生长发育中的研究进展34-37
• 4.1 RNA-seq技术在猪肌肉生长发育研究中的应用35
• 4.2 RNA-seq技术在猪脂肪生长发育研究中的应用35-36
• 4.3 RNA-seq技术在猪其他一些组织研究中的应用36-37
• 第二章 本研究选题背景与目的意义37-40
• 1 选题背景37-38
• 2 主要研究内容38
• 3 研究的目的意义38-40
• 第三章 材料与方法40-63
• 1 实验动物40
• 2 实验仪器与主要试剂40-42
• 3 试验方法42-63
• 第四章 结果与分析63-108
• 1 不同发育阶段表型性状分析结果63-74
• 2 不同部位肌肉组织转录组文库构建74-76
• 3 不同发育阶段肌肉组织转录组特征分析76-86
• 3.1 RNA-seq测序质量评估76-80
• 3.2 测序数据概述80-81
• 3.3 Clean reads的基因组比对81-86
• 3.4 实验重复性分析86
• 4 不同发育阶段肌肉组织转录组差异分析86-107
• 5 测序结果的可靠性验证107-108
• 第五章 讨论108-118
• 1 凉山猪的保种重要性108
• 2 生长曲线拟合方法的选择108-110
• 3 转录组特征分析110-111
• 4 导致生长拐点与非拐点时期功能差异的基因111-116
• 5 RNA-seq结果的可靠性116-118
• 第六章 结论与创新点118-120
• 1 结论118-119
• 2 本研究创新点119-120
• 参考文献120-129
• 致谢129-130
• 博士在读期间发表的论文130

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本文编号：267765