秦川牛脂肪组织转录组学研究及长链非编码RNA的筛选与鉴定

发布时间：2017-08-08 06:07

  本文关键词：秦川牛脂肪组织转录组学研究及长链非编码RNA的筛选与鉴定

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【摘要】：牛脂肪生成过程受到多种调节因子的共同作用,通过对参与脂肪生成过程的关键调节基因以及功能元件的进一步挖掘,能够帮助研究人员更好的理解牛脂肪生成过程中的分子调控机制,从而为肉牛育种工作服务。基于此,本研究以20月龄秦川母牛皮下脂肪组织、内脏脂肪组织,以及6月龄犊牛皮下脂肪组织为研究对象,采用链特异性转录组测序技术筛选鉴定在秦川牛不同部位脂肪组织中以及不同发育阶段皮下脂肪组织中差异表达的基因和长链非编码RNA,并对其进行了功能注释;利用实时定量实验对筛选到的差异表达基因以及长链非编码RNA进行了验证,并分析其在牛脂肪组织中的表达模式;对筛选获得的牛脂肪组织长链非编码RNA的类型、染色体分布、序列结构、表达特征以及小RNA结合位点等信息进行了分析;利用双荧光素酶报告系统验证了长链非编码RNA存在小RNA结合位点;主要取得以下研究结果:1.利用转录组测序技术在不同牛脂肪组织中获得了99%以上的高质量测序片段,60%以上的测序片段能够比对到参考基因组上,测序产量较高,能够反映秦川牛脂肪组织转录组状况;2.在成年牛皮下脂肪组织和内脏脂肪组织之间筛选到5864个差异表达基因,其中2885个基因在成年牛皮下脂肪组织中(SAT)上调表达,2979个基因在内脏脂肪组织(VAT)中上调表达;功能富集分析发现差异表达基因参与多种生物学过程,大量差异表达基因与脂质代谢和免疫应答生物学过程相关;3.在成年牛皮下脂肪组织和6月龄犊牛皮下脂肪组织之间筛选到6226个差异表达基因,其中2847个基因在6月龄牛皮下脂肪组织(WSAT)中下调表达,3379个基因上调表达;在6月龄犊牛皮下脂肪组织中上调表达的基因主要富集在能量代谢和细胞分化等生物学过程,可能在这些过程中具有更高的活性;4.通过测序数据和参考基因组的比对,筛选到大量单核苷酸变异和插入缺失突变,进一步对胰岛素样生长因子酸不稳定亚基基因(IGFALS)和非SMC凝缩蛋白复合体G基因(NCAPG)进行了遗传变异筛查,关联分析结果显示IGFALS基因与牛体高性状相关,NCAPG基因与牛胴体重性状相关;5.通过对转录组测序获得的转录本的序列特征以及编码能力的分析,分别在成年牛皮下脂肪组织、内脏脂肪组织和6月龄犊牛皮下脂肪组织中分别获得了10817条、8340条和7183条lnc RNA表达;6.牛脂肪组织长链非编码RNA可以分为基因间长链非编码RNA、内含子型长链非编码RNA和反义长链非编码RNA类型;长链非编码RNA在各条染色体上均有分布;和蛋白质编码基因相比,长链非编码RNA序列较短、表达量较低、序列保守性较差;7.在成年牛内脏脂肪组织和皮下脂肪组织中,筛选到14824条差异表达长链非编码RNA,其表达表现出较强的组织特异性;通过对差异表达lnc RNA邻近基因的功能富集分析,发现差异表达lnc RNA可能参与调节VAT与SAT不同的蛋白质合成活性;8.在6月龄犊牛和成年牛皮下脂肪组织中,筛选到11467条差异表达的长链非编码RNA,其表达表现出发育阶段特异性;通过对差异表达邻近基因的功能富集分析发现差异表达lnc RNA可能参与脂质合成、信号转导等生物学过程;9.生物信息学分析发现在6月龄犊牛皮下脂肪组织中特异性表达的Lnc_625存在bta-mi R-125b识别位点;双荧光素酶报告系统验证实验表明bta-mi R-125b的模拟物不会降低Lnc_625突变型重组质粒的荧光活性,但是显著降低Lnc_625野生型重组质粒的荧光活性,Lnc_625可能为bta-mi R-125b的靶基因;综合以上结果,本研究提供了丰富的秦川牛脂肪组织转录组和长链非编码RNA相关信息,能够为研究肉牛脂肪生成过程提供理论支持。
【关键词】：秦川牛 脂肪组织 转录组 长链非编码RNA
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S823
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 文献综述13-27
• 1.1 牛脂肪生成与脂肪组织发育13-15
• 1.1.1 脂肪组织和脂肪细胞的发育与分化13-14
• 1.1.2 脂肪生成的调控机制14-15
• 1.2 牛脂肪组织转录组学研究现状15-16
• 1.3 长链非编码RNA研究现状16-26
• 1.3.1 lncRNA的定义及特点16-18
• 1.3.2 lncRNA的调控机制18-21
• 1.3.3 lncRNA在各种生物学过程中发挥作用21-24
• 1.3.4 lncRNA在牛上的研究进展24-26
• 1.4 本研究的目的、意义及内容26-27
• 1.4.1 研究的目的及意义26
• 1.4.2 研究主要内容26-27
• 第二章 秦川牛不同脂肪组织差异表达基因的筛选和鉴定27-53
• 2.1 前言27
• 2.2 材料与方法27-33
• 2.2.1 试验动物及样本采集27
• 2.2.2 转录组测序27-29
• 2.2.3 测序数据的统计与分析29-31
• 2.2.4 差异表达基因的功能富集分析31
• 2.2.5 差异表达基因的qRT-PCR定量验证31-32
• 2.2.6 主要仪器32-33
• 2.2.7 主要试剂33
• 2.3 结果与分析33-49
• 2.3.1 RNA提取质量检测33
• 2.3.2 测序原始数据质量评估33-35
• 2.3.3 测序序列与参考基因组的比对35-36
• 2.3.4 转录本的拼接及表达情况36-37
• 2.3.5 差异表达基因的筛选和功能富集分析37-44
• 2.3.6 差异表达基因的鉴定44-47
• 2.3.7 单核苷酸变异和插入缺失突变的分析47-49
• 2.4 讨论49-52
• 2.4.1 链特异性转录组测序技术49-50
• 2.4.2 成年牛不同部位脂肪组织转录组差异50-51
• 2.4.3 不同年龄段牛皮下脂肪组织转录组差异51-52
• 2.4.4 牛脂肪组织单核苷酸变异和插入缺失突变52
• 2.5 小结52-53
• 第三章 秦川牛不同脂肪组织差异表达长链非编码RNA的筛选和鉴定53-75
• 3.1 前言53
• 3.2 材料与方法53-56
• 3.2.1 试验样本及总RNA提取53
• 3.2.2 lncRNA筛选53-55
• 3.2.3 lncRNA序列结构分析55
• 3.2.4 lncRNA表达量计算及差异表达lncRNA的筛选55
• 3.2.5 lncRNA邻近基因的筛选和功能富集分析55-56
• 3.2.6 lncRNA表达的实时定量验证56
• 3.2.7 主要仪器、试剂56
• 3.3 结果与分析56-70
• 3.3.1 牛脂肪组织表达lncRNA的筛选56-57
• 3.3.2 牛脂肪组织长链非编码RNA序列结构分析57-60
• 3.3.3 不同脂肪组织差异表达lncRNA的筛选及其邻近基因的功能富集分析60-67
• 3.3.4 差异表达lncRNA的鉴定67-70
• 3.4 讨论70-73
• 3.4.1 牛脂肪组织lncRNA的筛选70-71
• 3.4.2 牛脂肪组织lncRNA染色体分布71
• 3.4.3 牛脂肪组织lncRNA序列特征71-72
• 3.4.4 牛脂肪组织lncRNA表达模式及功能预测72-73
• 3.5 小结73-75
• 第四章Lnc_625 miRNA结合位点验证75-84
• 4.1 前言75
• 4.2 材料与方法75-79
• 4.2.1 试验材料75
• 4.2.2 试验方法75-78
• 4.2.3 主要仪器、试剂78-79
• 4.3 结果与分析79-82
• 4.3.1 Lnc_625 在牛皮下脂肪组织特异性表达79-80
• 4.3.2 Lnc_625 序列miRNA结合位点分析80
• 4.3.3 测序及序列分析比对80-81
• 4.3.4 Lnc625 与bta-miR-125b作用验证结果81-82
• 4.4 讨论82-83
• 4.4.1 miRNA靶基因的预测82
• 4.4.2 miRNA靶基因的验证82-83
• 4.5 小结83-84
• 第五章 牛生长发育性状相关候选基因遗传变异分析84-96
• 5.1 前言84
• 5.2 材料与方法84-86
• 5.2.1 试验材料84
• 5.2.2 DNA提取和基因遗传变异的扫描84-85
• 5.2.3 基因分型85-86
• 5.2.4 数据统计与分析86
• 5.3 结果与分析86-94
• 5.3.1 SNP的筛查86-88
• 5.3.2 遗传变异的基因分型88-89
• 5.3.3 群体遗传学参数分析89-90
• 5.3.4 遗传变异与牛生长和胴体性状的关联分析90-94
• 5.4 讨论94
• 5.4.1 IGFALS基因遗传变异效应分析94
• 5.4.2 NCAPG基因遗传变异效应分析94
• 5.5 小结94-96
• 第六章 结论与创新点96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 创新点97
• 6.3 进一步研究内容97-98
• 参考文献98-113
• 附录113-123
• 缩略词表123-124
• 致谢124-125
• 个人简介125

【共引文献】

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本文编号：638496