热应激对中国荷斯坦牛乳腺组织基因表达及信号通路的影响
发布时间：2021-08-03 12:25
夏季奶牛热应激问题给奶业生产造成了巨大的经济损失。为揭示奶牛发生热应激后乳腺组织应答反应的分子机制,通过研究热应激奶牛乳腺组织差异表达基因,探究差异基因对乳腺组织转录调控的影响。以8头中国荷斯坦牛为研究对象,分别采集热应激期（8月,温湿指数THI=83.8）和非热应激期（3月,THI=65.8）各4头奶牛乳腺组织,利用HiSeq2000进行转录组测序,并进行生物信息学分析,共发现96个差异表达基因（差异倍数>2）,其中上调表达46个,下调表达50个。GO分类结果表明,注释到细胞组分、分子功能和生物学过程的差异基因数量分别为41、38和36个（P<0.05）。KEGG通路分析结果表明,差异基因共富集到18条信号通路（P<0.05）,其中6条与疾病有关,9条与代谢有关,此外,与免疫应答相关的细胞因子-细胞因子受体相互作用和NOD样受体信号通路明显富集。通过比较热应激和非热应激奶牛乳腺组织转录组,分析差异基因相关信号通路,为进一步了解奶牛发生热应激反应的分子机制奠定基础。
【文章来源】：浙江农业学报. 2020,32(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
原始数据过滤统计
通过对96个显著差异表达的基因进行GO富集分析,包括生物过程(biological process)、细胞组分(cellular component)以及分子功能(molecular function)。GO分类分析结果显示,“细胞组分”共注释到41个基因,“分子功能”共注释到38个基因,“生物学过程”共注释到36个基因(图3)。其中富集最多的生物过程是细胞过程,细胞组分富集主要集中在细胞及细胞组分,分子功能富集最为显著的为结合功能。2.5 差异表达基因的KEGG富集分析
乳腺为奶牛泌乳的重要器官,热应激对乳腺的直接影响是高温引起产奶量下降的重要原因[10]。有机体的生长、发育和存活都依赖于细胞增殖和凋亡的平衡。热应激持续作用于泌乳奶牛,会对机体产生不良的累积反应。高温抑制奶牛乳腺上皮细胞正常生长,促使细胞凋亡,影响乳蛋白合成[11-12]。干奶期的奶牛发生热应激可使分娩前乳腺发育减缓,导致下一个泌乳期的产奶量降低[13]。与非热应激期相比,泌乳前、中、后期的奶牛在整个热应激期的平均产奶量分别下降15.41%、12.56%、11.87%[14]。本研究以春夏季中国荷斯坦牛的乳腺组织为研究对象,探讨其在奶牛发生热应激过程中发挥的作用及分子机制。选取的奶牛个体之间没有亲缘关系,可避免亲缘关系引起的基因表达差异;热应激组和非热应激组奶牛年龄相同,可避免因年龄差异引起的基因表达差异。表2 热应激奶牛乳腺组织差异表达基因KEGG富集分析结果Table 2 KEGG enrichment analysis of DEG between the mammary glands of heat stressed and non-heat stressed dairy cattle 通路编号Pathway ID 通路描述Description P值P-value 差异表达基因Names of DEGs ko00232 咖啡因代谢Caffeine metabolism 0.000222 LOC540707 ko04060 细胞因子-细胞因子受体相互作用Cytokine-cytokine receptor interaction 0.000414 IL6ST、CCL2、IL1B、CCL20、CCL8、PRLR、IL6 ko04978 矿物质吸收Mineral absorption 0.000532 S100A8、S100A9(transcript variant X2)、S100A9(transcript variant X3)、S100A12 ko04970 唾液分泌Salivary secretion 0.001677 LOC617219、GP2(transcript variant X1)、GP2、LPO(transcript variant X1)、LPO(transcript variant X2) ko05323 类风湿性关节炎Rheumatoid arthritis 0.002156 CCL2、IL1B、CCL20、IL6 ko00040 戊糖和葡萄糖醛酸酯相互转换Pentose and glucuronateinter conversions 0.005388 UGP4(transcript variant X4)、UGP2(transcript variant X2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]逍遥散对慢性应激损伤模型大鼠海马区FGFR1的影响[J]. 陈晓梅,郭维,孙琪,马榕,江东,王华. 山西中医. 2019(07)
[2]热应激对奶牛产奶性能和泌乳相关激素影响[J]. 王海利,顾鲲涛. 中兽医学杂志. 2019(05)
[3]梅毒螺旋体Hsp40蛋白的生物信息学分析及基因克隆[J]. 伍仙,何树光,刘灵芝,陈超英,朱一喜,莫祚群. 中国现代医生. 2018(20)
[4]热应激对体外培养奶牛乳腺上皮细胞生长、凋亡及其热休克蛋白mRNA转录的影响[J]. 周振峰,崔瑞莲,王加启,魏宏阳,卜登攀,胡菡,周凌云. 畜牧兽医学报. 2010(05)
硕士论文
[1]热应激改变蛋白质代谢及诱导乳腺细胞凋亡影响乳蛋白的合成[D]. 高胜涛.中国农业科学院 2016
[2]热应激对泌乳奶牛泌乳性能和乳品质的影响及其机制[D]. 艾阳.南京农业大学 2015
[3]热应激对不同泌乳阶段奶牛生产性能及其营养代谢的影响[D]. 何钦.西南大学 2012
本文编号：3319616
【文章来源】：浙江农业学报. 2020,32(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
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通过对96个显著差异表达的基因进行GO富集分析,包括生物过程(biological process)、细胞组分(cellular component)以及分子功能(molecular function)。GO分类分析结果显示,“细胞组分”共注释到41个基因,“分子功能”共注释到38个基因,“生物学过程”共注释到36个基因(图3)。其中富集最多的生物过程是细胞过程,细胞组分富集主要集中在细胞及细胞组分,分子功能富集最为显著的为结合功能。2.5 差异表达基因的KEGG富集分析
乳腺为奶牛泌乳的重要器官,热应激对乳腺的直接影响是高温引起产奶量下降的重要原因[10]。有机体的生长、发育和存活都依赖于细胞增殖和凋亡的平衡。热应激持续作用于泌乳奶牛,会对机体产生不良的累积反应。高温抑制奶牛乳腺上皮细胞正常生长,促使细胞凋亡,影响乳蛋白合成[11-12]。干奶期的奶牛发生热应激可使分娩前乳腺发育减缓,导致下一个泌乳期的产奶量降低[13]。与非热应激期相比,泌乳前、中、后期的奶牛在整个热应激期的平均产奶量分别下降15.41%、12.56%、11.87%[14]。本研究以春夏季中国荷斯坦牛的乳腺组织为研究对象,探讨其在奶牛发生热应激过程中发挥的作用及分子机制。选取的奶牛个体之间没有亲缘关系,可避免亲缘关系引起的基因表达差异;热应激组和非热应激组奶牛年龄相同,可避免因年龄差异引起的基因表达差异。表2 热应激奶牛乳腺组织差异表达基因KEGG富集分析结果Table 2 KEGG enrichment analysis of DEG between the mammary glands of heat stressed and non-heat stressed dairy cattle 通路编号Pathway ID 通路描述Description P值P-value 差异表达基因Names of DEGs ko00232 咖啡因代谢Caffeine metabolism 0.000222 LOC540707 ko04060 细胞因子-细胞因子受体相互作用Cytokine-cytokine receptor interaction 0.000414 IL6ST、CCL2、IL1B、CCL20、CCL8、PRLR、IL6 ko04978 矿物质吸收Mineral absorption 0.000532 S100A8、S100A9(transcript variant X2)、S100A9(transcript variant X3)、S100A12 ko04970 唾液分泌Salivary secretion 0.001677 LOC617219、GP2(transcript variant X1)、GP2、LPO(transcript variant X1)、LPO(transcript variant X2) ko05323 类风湿性关节炎Rheumatoid arthritis 0.002156 CCL2、IL1B、CCL20、IL6 ko00040 戊糖和葡萄糖醛酸酯相互转换Pentose and glucuronateinter conversions 0.005388 UGP4(transcript variant X4)、UGP2(transcript variant X2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]逍遥散对慢性应激损伤模型大鼠海马区FGFR1的影响[J]. 陈晓梅,郭维,孙琪,马榕,江东,王华. 山西中医. 2019(07)
[2]热应激对奶牛产奶性能和泌乳相关激素影响[J]. 王海利,顾鲲涛. 中兽医学杂志. 2019(05)
[3]梅毒螺旋体Hsp40蛋白的生物信息学分析及基因克隆[J]. 伍仙,何树光,刘灵芝,陈超英,朱一喜,莫祚群. 中国现代医生. 2018(20)
[4]热应激对体外培养奶牛乳腺上皮细胞生长、凋亡及其热休克蛋白mRNA转录的影响[J]. 周振峰,崔瑞莲,王加启,魏宏阳,卜登攀,胡菡,周凌云. 畜牧兽医学报. 2010(05)
硕士论文
[1]热应激改变蛋白质代谢及诱导乳腺细胞凋亡影响乳蛋白的合成[D]. 高胜涛.中国农业科学院 2016
[2]热应激对泌乳奶牛泌乳性能和乳品质的影响及其机制[D]. 艾阳.南京农业大学 2015
[3]热应激对不同泌乳阶段奶牛生产性能及其营养代谢的影响[D]. 何钦.西南大学 2012
本文编号：3319616
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