猪不同组织的转录组及多物种的线粒体DNA拷贝数比较分析

发布时间：2017-09-09 05:17

  本文关键词：猪不同组织的转录组及多物种的线粒体DNA拷贝数比较分析

  更多相关文章： 高海拔低氧适应 线粒体拷贝数 转录组测序 氧化磷酸化和能量代谢

【摘要】：高海拔低氧对人类和畜禽生存和发展影响较大,目前对高原民族在高海拔低氧适应研究较多。相比于高原居住民族,高原畜禽遗传背景和适应高海拔低氧进化机制尚不清楚。线粒体是机体应对低氧胁迫参与低氧适应调控机制不可缺少的方面。线粒体形态数目改变,序列突变,细胞能量代谢改变及呼吸链效率调控均反映了机体应对低氧所进行功能和分子机制调整。以高原畜禽作为研究材料是研究高海拔低氧适应的理想模型,同时深入探索其在低氧适应下的生理和遗传分子机制,有利于高原畜禽育种以及种群发展,也可为研究高海拔适应进化提供方向和证据。本研究通过荧光定量技术方法对藏猪和荣昌猪及4组高原与平原物种的心肌,眼肌,肺及脑的线粒体拷贝数进行检测。多因素方差分析结果显示,组织、海拔与物种均存在交互作用,影响效果为组织海拔物种。除了藏绵羊的心肌线粒体拷贝数大于脑的线粒体拷贝数以外,其余物种拷贝数在组织间的规律呈现一致性规律由高到低：脑心肌眼肌肺。对藏猪与荣昌猪的线粒体拷贝数定量发现在4个组织中均呈现高原物种较平原物种线粒体数日偏低的现象。而后对藏猪与荣昌猪眼肌的转录组测序,发现藏猪与荣昌猪眼肌组织中共有432个转录本差异表达,其中119个转录本在藏猪中差异高表达,213在荣昌猪中差异高表达。藏猪差异高表达基因与线粒体,线粒体氧化磷酸化及能量代谢,低氧应答通路相关。而荣昌猪高表达基因与转录调控,细胞凋亡及学习记忆和生物节律相关。为了验证高原物种线粒体拷贝数低于平原物种这一规律,又对多物种比较线粒体拷贝数差异分析,除个别物种的个别组织是平原物种的线粒体拷贝数高于高原物种,其余均呈现高原物种线粒体拷贝数低于平原物种这一规律。禽类和哺乳动物线粒体受海拔影响来看,哺乳动物心肺受海拔影响较大而禽类肺的线粒体拷贝数相对变化率最小,推测禽类高空飞行进化出独特的呼吸构造,导致禽类肺部能量代谢受海拔低氧影响不大。由于长期持续低氧下累积ROS会损伤细胞,我们推测降低线粒体数目是高原畜禽在长期低氧胁迫下建立一种优化能量利用效率和避免ROS损伤的低耗的节约型策略。本实验为研究高原畜禽线粒体参与低氧适应提供了方向和分子基础。
【关键词】：高海拔低氧适应 线粒体拷贝数 转录组测序 氧化磷酸化和能量代谢
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 略缩词表8-11
• 1 文献综述11-22
• 1.1 动物高海拔低氧适应的研究11-15
• 1.1.1 呼吸量变化11-12
• 1.1.2 血液理化指标改变12
• 1.1.3 细胞呼吸代谢12-13
• 1.1.4 低氧适应遗传分子调控机制13-15
• 1.2 线粒体与低氧应激反应15-17
• 1.2.1 线粒体基因组与低氧适应15-16
• 1.2.2 线粒体拷贝数与低氧适应16-17
• 1.2.3 线粒体氧化应激与低氧适应17
• 1.3 线粒体基因组Long PCR技术17-18
• 1.4 实时荧光定量PCR技术18-20
• 1.4.1 实时荧光定量PCR技术发展18
• 1.4.2 实时荧光定量PCR原理18-19
• 1.4.3 实时荧光定量PCR检测线粒体拷贝数19-20
• 1.5 转录组测序(RNA-seq)20-22
• 1.5.1 转录组测序原理及技术优势20-21
• 1.5.2 转录组测序应用21-22
• 2 研究目的与意义22-23
• 2.1 研究目的22
• 2.2 研究意义22-23
• 3 材料和方法23-32
• 3.1 试验材料23-25
• 3.1.1 试验动物23
• 3.1.2 样品采集23
• 3.1.3 主要试剂23-24
• 3.1.4 主要仪器设备24-25
• 3.2 试验地点25
• 3.3 试验方法25-31
• 3.3.1 基因组DNA抽提及DNA产物检测25-26
• 3.3.2 Total RNA抽提及检测26-27
• 3.3.3 Long PCR引物合成及反应体系27-28
• 3.3.4 荧光定量引物设计合成28-29
• 3.3.5 定量各样品中mtDNA拷贝数29-30
• 3.3.6 RNA-seq测序30-31
• 3.4 数据分析31-32
• 4 结果与分析32-48
• 4.1 线粒体DNA完整性检测32
• 4.2 引物扩增效率检测32-33
• 4.3 ATP6、COX1及ND1在不同组织的相对表达量差异检测33-34
• 4.4 藏猪和荣昌猪的不同组织线粒体拷贝数差异分析34
• 4.5 藏猪和荣昌猪的同一组织线粒体拷贝数差异分析34-35
• 4.6 藏猪与荣昌猪眼肌组织转录组差异分析35-39
• 4.6.1 藏猪和荣昌猪眼肌组织差异转录本鉴定35-36
• 4.6.2 藏猪和荣昌猪眼肌组织差异转录本功能分析36-37
• 4.6.3 藏猪高海拔低氧适应的相关基因37
• 4.6.4 藏猪高海拔线粒体及能量代谢相关基因37-38
• 4.6.5 调控线粒体拷贝数变化相关基因38-39
• 4.7 线粒体拷贝数的多物种比较分析39-48
• 4.7.1 多因素方差分析39-40
• 4.7.2 高原与平原物种组织间线粒体拷贝数差异分析40-42
• 4.7.3 高原物种与平原物种的组织内线粒体拷贝数差异分析42-46
• 4.7.3.1 藏鸡与土鸡的线粒体拷贝数差异分析42-43
• 4.7.3.2 牦牛与黄牛的线粒体拷贝数差异分析43-44
• 4.7.3.3 藏绵羊与小尾寒羊的线粒体拷贝数差异分析44-45
• 4.7.3.4 藏山羊与土山羊的线粒体拷贝数差异分析45-46
• 4.7.4 多物种不同组织的线粒体拷贝数受海拔的影响46-48
• 5 讨论48-53
• 5.1 藏猪和荣昌猪眼肌组织转录组差异与功能的关系48-50
• 5.1.1 低氧相关差异基因48-49
• 5.1.2 线粒体及能量代谢相关差异基因49
• 5.1.3 线粒体生成和自噬相关基因差异与功能49-50
• 5.2 高原与平原物种线粒体拷贝数存在组织间差异50-51
• 5.3 高原物种的线粒体拷贝数低于平原物种51-52
• 5.4 物种间不同组织的线粒体拷贝数受海拔影响52-53
• 6 结论53-54
• 7 参考文献54-61
• 附录61-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 Laura L.Clay Montier;Janice J.Deng;;Number matters:control of mammalian mitochondrial DNA copy number[J];遗传学报;2009年03期

2 任亮,朱宝芹,张轶博,王海燕,李尘远,苏玉虹,巴彩凤;利用软件Primer Premier 5.0进行PCR引物设计的研究[J];锦州医学院学报;2004年06期

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本文编号：818508