不同猪种初级肌纤维形成时间差异及其分子机制

发布时间：2018-04-22 05:00

本文选题：猪 + 胚胎发育　；参考：《中山大学》2017年博士论文

【摘要】：猪的瘦肉量由肌纤维总数决定,而胚胎期初级肌纤维的数量直接决定了肌纤维总数,因此,初级肌纤维对猪出生后的产肉量起到决定性作用。之前的研究显示胚胎35天时蓝塘猪已有初级肌纤维出现,而长白猪并没有,这是否意味着产肉量越少的猪其初级肌纤维形成时间越早?如果事实如此,其遗传机制目前仍不明晰。了解不同猪种初级肌纤维形成时间差异对产肉量的影响以及形成时间差异的分子调控机制对利用分子遗传手段提高生猪产肉量以及人类肌肉相关疾病的研究都具有重大意义。本研究使用产肉量依次递减的长白、蓝塘和五指山猪胚胎早期18~42天六个时期的背部肉样组织进行组织形态学观察,进一步鉴定出现初级肌纤维的时间差异,并采用转录组、蛋白组、全基因组甲基化测序等方法全面的探究初级肌纤维形成时间差异的分子机制。通过对上述三个品种猪胚胎18、21、28、32、35和42天的背最长肌肉样组织进行组织形态学观察及肌管标志蛋白检测,HE染色结果发现五指山和蓝塘猪在胚胎32天率先出现初级肌纤维,长白猪在胚胎35天出现初级肌纤维,而此时其它两品种猪的初级肌纤维数量显著多于长白猪,以上结果也得到了利用肌肉分化特异表达的肌球蛋白重链MyHC为抗体的Western blot和免疫组化实验的支持。该结果进一步证实,产肉量越多的猪出现初级肌纤维的时间越晚。基于此我们推测:长白猪初级肌纤维形成较晚,说明其成肌细胞增殖时间长,增殖数量多,进而分化形成的肌纤维数量多,导致出生后的产肉量也更多。该结果也得到了通过转录组测序获得的基因表达层面的进一步证实。我们通过对上述肉样组织转录组测序分析,发现在胚胎18~35天长白猪基因的表达模式与五指山或蓝塘猪相比滞后了一个时期,同时三品种猪成肌相关基因表达模式在初级肌纤维形成之前已出现差异。对差异表达基因的分析显示,成肌相关基因/miRNA以及肌管分化标志基因在五指山猪中表达较早、较高,而在长白猪中表达最晚、最低。此外,在胚胎28~35天,长白与五指山猪表观修饰相关基因也出现了显著的差异和变化。这些基因的表达与初级肌纤维出现时间相契合,提示在初级肌纤维形成前后,表观修饰在产肉量不同的猪中存在差异,进而导致成肌进程出现差异,最终造成初级肌纤维形成时间的差异。iTRAQ测序发现五指山与长白猪成肌相关蛋白在胚胎早期已出现差异,并且不同肌纤维类型形成时间的差异在胚胎早期就已产生,并借此构建了调控肌纤维类型发育的蛋白调控网络。此外,组蛋白H3.3在两个猪种中的剧烈表达差异和组蛋白修饰H3K4me3、H3K27me3在两品种猪28~35天的差异变化,使得我们有理由相信,胚胎早期差异的肌纤维出现时间与组蛋白修饰存在关联。着床后到初级肌纤维出现之前全基因组甲基化测序显示,DNA甲基化出现了先降低后升高的过程,但整体而言,长白猪甲基化水平始终高于五指山猪。成肌相关基因在五指山猪中较早开始去甲基化,这可能导致了成肌相关基因较早的表达,因而先行出现初级肌纤维。综上所述,不同猪种初级肌纤维形成时间差异的机制:在产肉量较少的猪中胚胎早期DNA去甲基化、组蛋白修饰等表观修饰更有利于促进成肌相关基因的表达,而成肌相关基因的较早表达使其更早进入成肌过程,导致初级肌纤维出现时间较早。
[Abstract]:In this study , we found that there was a significant difference in the amount of muscle fibers in pigs at the age of 18 - 42 days . The early expression of myogenic related gene makes it enter the myogenic process earlier , which leads to the early onset of primary myofibers .

【学位授予单位】：中山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S828

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