基于转录组学分析的赖氨酸调控肉鸡生长发育的分子机制

发布时间：2020-06-03 15:52

【摘要】：赖氨酸是肉鸡等家禽玉米-玉米蛋白型基础日粮中的第一限制性氨基酸,对家禽生长具有重要作用。本试验研究日粮不同赖氨酸水平对肉鸡生长性能、血清生化指标、主要组织器官发育的影响,并且利用转录组测序技术探讨影响生长发育的分子机制。试验一日粮赖氨酸水平对肉鸡生长性能、主要组织器官发育和血清生化指标的影响选取720只1日龄AA肉仔鸡雏随机分为6组,每组6个重复,每个重复20只鸡。6个组分别饲喂赖氨酸水平为0.60%、0.80%、1.00%、1.20%、1.30%、1.40%的饲粮。试验期3周。结果表明:(1)饲喂赖氨酸水平为1.00%和1.20%日粮的肉鸡的平均日增重、日采食量及料重比显著优于其它组(P0.05)。(2)赖氨酸水平为1.00%的肉仔鸡的胸肌率极显著地大于低赖氨酸组(P0.01),但与高赖氨酸组无显著差异(P0.05),且1.00%组的胸腺、肝脏等器官重量极显著大于其它组(P0.01)。(3)赖氨酸水平对肉仔鸡血清中的白蛋白、尿素氮、总胆固醇具有显著影响(P0.05)。本试验分别以日增重、料重比、胸肌率和胸腺指数为目标性状,通过二次模型估测得到1-21日龄AA肉鸡日粮赖氨酸的适宜水平分别为:1.160%、1.106%、1.181%、1.126%,平均为1.14%。试验二日粮赖氨酸缺乏或过量对肉鸡肌肉发育及蛋白质代谢相关基因表达的影响选取360只1日龄肉鸡随机分成3个处理,每个处理6个重复,每个重复20只鸡。分别饲喂赖氨酸水平为0.60%(LL)、1.00%(ML)、1.40%(HL)的日粮,以ML为对照组,LL和HL均为试验组。试验期3周。结果表明:(1)LL组平均日增重、胸肌重、腿肌重和胸肌率均极显著地低于ML组(P0.01),腿肌率与ML组差异不显著(P0.05)。(2)HL组胸肌重显著低于ML组(P0.05),而平均日增重、腿肌重、胸肌率和腿肌率与ML组的差异不显著(P0.05)。(3)与ML组相比,LL组极显著地上调了Atrogin1、m-calpain、CathepsinB、S6K1基因的mRNA相对表达量(P0.01),极显著地下调了m-TOR基因的mRNA相对表达量(P0.01),但对Eif4E影响不显著(P0.05)。(4)HL组极显著地上调了Atrogin1、m-calpain和S6K1基因的mRNA相对表达量(P0.01),但对CathepsinB、m-TOR和Eif4E无显著影响(P0.05)。试验三基于转录组学分析的赖氨酸调控肉鸡胸肌蛋白质代谢及生长发育的分子机制选取240只1日龄AA肉仔鸡随机分成2组,每组6个重复,每个重复20只鸡。2个组分别饲喂赖氨酸含量为0.60%(BLD)和1.20%(BLA)日粮。试验期3周。结果表明:(1)与BLA相比,BLD组极显著降低肉鸡的平均日增重、胸肌率(P0.01),且极显著增加了料重比(P0.01)。(2)BLA和BLD共有显著差异表达基因662个,其中有153个上调、509个下调。差异表达极显著的基因有528个,其中有121个上调、407个下调。(3)KEGG和GO富集分析结果表明:BLD和BLA之间差异表达的基因主要富集在108条通路、225个GO条目中。核糖体通路富集的差异基因最多,差异基因多数存在于细胞内,发挥蛋白质结合作用,参与转录、翻译、蛋白水解过程,从而调控蛋白质代谢过程,影响蛋白质沉积,从表观水平表现出肉鸡胸肌发育的变化。试验四赖氨酸对肉鸡肝脏LncRNA和转录组基因差异表达的联合影响选取240只1日龄AA肉仔鸡随机分成2组,每组6个重复,每个重复20只鸡。2个组分别饲喂赖氨酸含量为0.60%(LD)和1.20%(LA)日粮。试验期3周。结果表明:(1)LD与LA相比,LD极显著降低了肉鸡平均日增重和胸肌率(P0.01),且有降低其腿肌率和肝脏指数的趋势。(2)LD转录组基因表达与LA相比有显著差异,有6110个mRNA显著差异表达,其中上调的有3286个,下调的有2823个。76个差异表达基因(38个已知的和28个新预测的)参与鞘脂代谢、脂肪酸降解等脂质代谢过程。(3)LA、LD中显著差异表达lncRNA共计393个(250个已知的和143个新预测的lncRNA)。通过lncRNA和mRNA联合分析得出9个与脂质代谢相关的mRNA有对应调控的lncRNA。试验结论:(1)日粮赖氨酸水平显著影响肉鸡ADG、ADFI、F/G、胸肌率、胸腺指数、白蛋白、尿素氮和总胆固醇等指标。综合分析得出:1-21日龄肉鸡日粮赖氨酸水平最佳为1.14%。(2)肉鸡日粮赖氨酸缺乏或过量均上调了蛋白质水解基因的表达水平,促进了蛋白水解作用。蛋白质降解加快导致肌肉组织蛋白沉积速率减慢,蛋白质沉积减少,影响了肉鸡肌肉发育。(3)肉鸡日粮中赖氨酸缺乏时,通过调控和肌肉蛋白质代谢相关基因的表达和骨骼肌发育进程,从而影响肉鸡的生长发育。(4)赖氨酸缺乏(LD)与赖氨酸足量(LA)组肉鸡肝脏组织差异表达mRNA参与鞘脂代谢、脂肪酸降解等脂质代谢过程,且LA与LD存在差异表达的lncRNA。部分lncRNA通过靶向调控mRNA间接调控肝脏脂质代谢过程。
【图文】：

赖氨酸,蛋白质代谢,肉鸡,胸肌

LL ML G 8.57±0.409** 23.31±1.710 20 5.68±1.184** 11.99±1.333 11 10.99±0.963 11.55±1.370 12L 相比，*与**分别表示差异显著（P<0.05）和差异极显著（P<0.0with control group ML,* and ** represent significant difference（P<0.ence（P<0.01）respectively.酸水平对肉鸡肌肉组织蛋白质代谢相关基因表达的影响所示，与赖氨酸适量（ML）组相比，赖氨酸缺乏（LL）组m-calpain（CAPN2）、CathepsinB（CTSB）、S6K1 基因的1），极显著地下调了 m-TOR 基因的 mRNA 相对表达量（量影响不显著（P＞0.05）；高水平赖氨酸（HL）组极显著地上6K1 基因的 mRNA 相对表达量（P＜0.01），但对 Catheps显著影响（P＞0.05）。**

热图,差异表达基因,基因表达水平,颜色表

图 4-1 BLA、BLD 差异基因表达热图ig.4-1 Differential gene expression heat map of between BLA and B，纵坐标为基因，不同的颜色表示不同的基因表达水平，颜色log10(FPKM)）从低到高。红色表示高表达基因，，深蓝色表示a is samples and the ordinate is genes. Different colors indicate diffe red, the color indicates the amount of expression (log10 (FPKM)) fhly expressed gene and dark blue indicates a low expressed gene.基因的 qPCR 验证R 对差异表达基因 GATM,PHGDH,CHAC1,GNA12,ASPA 相比，GNA12、ASPA、HPD、MME 表达量上调，CH调。图 4-2 为验证基因的定量结果，验证结果与测序结。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S831.5

【引证文献】