基于RNA-Seq和MeRIP-Seq的湖羊热应激研究

发布时间：2020-10-21 13:36

　　 随着养殖业集约化和规模化的发展以及全球性气温的普遍升高,动物热应激也越来越严重。热应激会直接或间接影响动物生理、生产和健康等,给养殖业带来一定的经济损失。目前动物热应激的研究对象主要为奶牛、鸡和猪,而有关绵羊热应激的研究报道甚少。因此,开展绵羊热应激的研究就显得更为迫切。绵羊处于高温高湿的环境中,究竟是哪些基因和代谢通路在发挥调控作用?鉴于此,本研究以湖羊为实验材料,运用生理学、RNA-Seq、MeRIP-Seq、生物信息学和分子生物学等方法来探索绵羊热应激的分子机理,寻找与绵羊热应激相关的基因及调控通路,为绵羊生产和育种提供理论依据。主要研究结果如下:1.热应激对绵羊血液生理生化指标、组织结构和HSPs表达的影响热应激改变了绵羊呼吸频率、天门冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、r-谷氨酰基转移酶和高密度脂蛋白胆固醇等生理生化指标。HE染色显示热应激造成绵羊肝脏组织不同程度损伤。热应激绵羊HSP70、HSP90和HSP110的表达量显著高于对照组。此外,热应激绵羊血清中T_3和T_4含量显著低于对照组。总之,这些指标的变化可以作为评估绵羊遭受热应激的参考。2.绵羊热应激的转录组学研究通过对热应激和对照组绵羊的8个文库进行RNA-Seq后,共筛选到1,137个差异表达基因。选择10个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果与RNA-Seq结果相似,表明测序结果准确可靠。这些差异表达基因显著富集到419个GO terms和51个KEGG pathway,进一步分析表明许多基因被富集到响应刺激反应和脂肪代谢相关的生物学过程中。3.绵羊热应激对m~6A甲基化修饰相关酶表达的影响绵羊肝脏RNA中总m~6A甲基化修饰水平和m~6A修饰相关酶的表达情况在热应激和对照组中存在差异,初步推测RNA中的m~6A甲基化修饰参与绵羊热应激的调控。4.绵羊热应激的表观转录组学研究通过MeRIP-Seq在热应激和对照组绵羊中共鉴定到5,641个基因含有m~6A修饰。这些peaks主要富集在CDS区和终止密码子附近,并且含有经典的RRACH基序。这些含有m~6A修饰的基因同样参与许多应激反应和脂肪代谢过程,进一步证明m~6A修饰可以调节绵羊热应激。5.绵羊热应激基因表达与m~6A修饰关系的研究RNA-Seq和MeRIP-Seq联合分析表明m~6A修饰的富集程度与基因表达量之间高度负相关。总之,本研究通过生理生化指标、组织形态学、转录组学和RNA表观转录组学等试验,较为全面的分析了绵羊热应激的分子调控机制,为绵羊耐热品种培育和生产提供理论依据以及为农民带来经济效益。此外,本研究结果证明mRNA中m~6A甲基化修饰可以调节绵羊热应激,为动物响应热应激的研究提供了一个新的途径。
【学位单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S858.26
【部分图文】：

体温的稳态对哺乳动物的存活至关重要。动物的体温调节不会依赖于单个器官，而是几乎涉及机体的所有器官。在热应激环境中，只有心血管系统、呼吸系统、内分泌系统、骨骼肌系统和免疫系统等相互协调才能维持机体正常的体温。恒温动物往往通过血流量分布、寒颤和出汗等生理反应来调节机体体温的动态平衡，这种体温调节方式称之为自主性体温调节，由下丘脑控制（图 1-1）[4]。当外界环境变化的信息在下丘脑进行整合后，将这些信息传递给相应的产热器官（骨骼肌系统、肝脏）和散热器官（心血管系统、汗腺）进行一系列活动，进而维持体温的恒定。动物体温也经常受到外界环境的干扰，此时通过外周温度感受器（由分布于皮肤、黏膜和内脏中的游离神经末梢构成）和中枢温度感受器（由分布于脊髓、延髓和脑干中的神经元构成）将这些干扰信息反馈给大脑，在下丘脑进行整合后再传递给产热器官和散热器官来调节体温的恒定（图 1-1）。另外，高温环境中动物也可以通过改变姿势和行为来调节体温，即行为性体温调节。

图 2-1 m6A 修饰动态调节 RNA 代谢和动物生理功能Figure 2-1 Dynamic m6A modification is regulate RNA metabolism and physiological functionsin animal4.1 m6A 甲基化修饰调节动物生长发育mRNA 中 m6A 甲基化修饰对植物生长发育至关重要，例如在拟南芥生长后期 m6A 修饰水平降低导致其生长模式改变和顶端优势降低，甲基化复合物组分缺失导致 m6A 修饰水平减少并导致胚胎致死等[50, 91, 92]。同样 m6A 甲基化修饰也是维持动物正常生长发育不可缺少的。mRNA 中 m6A 甲基化修饰对胚胎发育至关重要，斑马鱼胚胎中甲基化酶复合物组分缺失导致多种发育缺陷，包括较小的头部和眼睛、较小的脑室和弯曲的脊索等[58, 93]。此外，斑马鱼发育早期胚胎中超过三分之一的母源 mRNA 上存在 m6A 甲基化修饰，而 YTHDF2 会将这些母源 mRNA 进行清除后才会使合子基因组被激活[93]。YTHDF2 缺失减慢了 m6

屠宰前一周羊舍THI
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘建钗;柳焕章;刘彦威;闫金坤;张鹤平;苏敬良;;RNA-Seq技术在白念珠菌致病机理研究中的应用[J];中国人兽共患病学报;2017年01期

2 梁玉青;李小双;高贝;杨红兰;张道远;管开云;;基于RNA-Seq数据筛选的银叶真藓耐干相关基因表达模式研究[J];植物生理学报;2017年03期

3 陈颖;王迪;牛学英;王晓冬;陈雪;;RNA-Seq筛选脊髓损伤后的差异基因及部分基因功能分析[J];解剖学报;2017年02期

4 江海丽;李平;张梅;张锋利;苏丽;;RNA-Seq技术及其在胃肠肿瘤研究中的应用现状[J];世界华人消化杂志;2017年17期

5 刘倩宏;刘星宇;闫峰;何玉华;魏杰;;基于RNA-seq识别布鲁菌酸调控候选基因[J];中国兽医杂志;2016年01期

6 冉茂良;陈斌;李智;董莲花;贺长青;柳小春;;基于RNA-seq测序数据鉴定和分析猪基因组可变剪接事件[J];中国科学:生命科学;2016年03期

7 徐铁山;顾丽红;侯水生;叶保国;;应用RNA-seq数据开展鸭基因组可变剪接的鉴定与分析[J];中国家禽;2016年17期

8 姜茜;李颀;张震;肖萍;王慧;李龙;;基于RNA-Seq技术的先天性巨结肠转录组学[J];世界华人消化杂志;2017年24期

9 王海波;邹竹荣;龚明;;基于RNA-Seq数据筛选的小桐子抗冷相关基因的表达模式及其聚类分析[J];基因组学与应用生物学;2014年06期

10 何涛;王端青;胡亚欧;张颖;邵卫东;汪莉;王玉民;;基于RNA-Seq数据识别果蝇剪接位点和可变剪接事件[J];中国科学:生命科学;2011年10期

相关博士学位论文 前10条

1 卢曾奎;基于RNA-Seq和MeRIP-Seq的湖羊热应激研究[D];甘肃农业大学;2019年

2 李永娟;基于RNA-seq的热应激条件下虹鳟肝脏和头肾转录组分析[D];甘肃农业大学;2018年

3 夏恒;基于RNA-Seq技术的金银花转录组分析及金银花中miRNA分析鉴定[D];华中科技大学;2016年

4 曹宇;基于骆驼肾脏、肝脏和回肠的RNA-seq揭示其耐盐抗旱的机制[D];内蒙古农业大学;2018年

5 王海波;基于RNA-Seq解析小桐子抗冷性形成的分子机制及其关键基因的克隆与功能分析[D];云南师范大学;2015年

6 王欢;基于RNA-seq技术的乙肝相关肝硬化肝细胞转录组学研究[D];吉林大学;2017年

7 姚秋阳;利用RNA-seq技术在云南山茶中解析重要分子通路与开发多态性EST-SSR[D];云南大学;2015年

8 王立贵;基于RNA-Seq技术发现福氏志贺菌新sRNA及探讨其致病机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2016年

9 郭晋隆;PEG胁迫下的甘蔗RNA-Seq定量分析与差异表达基因鉴定[D];福建农林大学;2013年

10 王斌;基于RNA-Seq技术的米曲霉RIB40转录组学研究[D];华南理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 辛友志;基于RNA-Seq的3T3-L1前脂肪细胞分化过程中差异表达基因研究[D];聊城大学;2019年

2 田鑫;基于RNA-seq技术的子宫内膜异位症转录组学分析[D];江苏大学;2018年

3 李宁;基于RNA-Seq的小麦产量性状GWAS分析[D];山东农业大学;2019年

4 赵宝军;基于RNA-seq技术对狗獾肝脏和白色脂肪组织基因表达季节差异的研究[D];曲阜师范大学;2019年

5 曹玥华;‘夏黑’葡萄早熟芽变株系‘天工墨玉’的生物学特性与分子辅助鉴定[D];浙江师范大学;2019年

6 张黎;基于RNA-seq技术筛选京尼平致小鼠海马和前脑皮质的差异表达基因[D];重庆医科大学;2018年

7 赵东;基于RNA-seq技术的IL17通路差异基因在慢性非细菌性前列腺炎中的表达及意义[D];广西医科大学;2018年

8 徐志兰;利用RNA-Seq技术研究玉米杂交种隆平206的杂种优势及抗涝机制[D];安徽农业大学;2017年

9 马陈东;洛岛白蛋鸡鸡冠倒伏/直立效应及RNA-seq研究[D];安徽农业大学;2018年

10 吴燕;采用RNA-Seq技术分析M2细胞过继输注对大鼠脊髓损伤局部基因转录表达的影响[D];蚌埠医学院;2018年

本文编号：2850183