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本课题以中国荷斯坦奶牛为试验对象,测定分析奶牛乳中主要成分和脂肪酸比例的变化规律,采用转录组测序技术和生物信息学方法,研究乳腺组织在泌乳初期(围产期的泌乳阶段)和泌乳盛期这两个关键时期,其分泌细胞从血液中获取脂肪酸(FA import into cells)、脂肪酸从头合成(Denovo synthesis)、外源固醇转运(Xenobiotic and Cholesterol transport)、脂肪酸激活及胞内运送(Acetate and FA activation and intra-cellular transport)、脂肪酸细胞内合成和去饱和(FAsynthesis and desaturation)至脂滴形成和分泌(Lipid droplet formation and secretion)等脂类代谢过程的转录及转录后调控机制,根据转录组测序结果,筛选泌乳早期差异表达的基因。为厘清奶牛乳腺脂类合成、代谢机制,实现乳成分的定向遗传调控,生产优质原料奶奠定理论基础。在扬州大学实验农牧场中分别挑选两组健康的中国荷斯坦奶牛,第一组30头(2-3胎次),用于牛奶中乳成分和脂肪酸的测定,第二组3头(2-3胎次),用于牛奶中乳成分和脂肪酸的测定和乳腺组织的采集。33头奶牛均采用TMR日粮饲养,整个研究期间日粮及饲养管理条件保持相对一致。测定3(初乳)、30、90 d奶牛乳中乳脂率、乳蛋白、乳糖、非脂乳固体和脂肪酸的百分比含量。微创法采集-7(产前)、30、90 d第二组奶牛乳腺组织,利用RNA-seq技术对试验牛乳腺组织进行深度转录组测序。主要结果如下:(1)本实验利用气相色谱法在牛奶中共检测出35种脂肪酸(共41类),对含量高于1%的 18 类显著差异的脂肪酸 C4:0、C6:0、C8:0、C10:0、C12:0、C14:0、C15:0、C16:0、C16:1,cis-9、C18:0、C18:1,cis-9、C18:2,cis-9,12、SFA、MUFA、PUFA、sc-FA、mc-FA和lc-FA着重研究,结果显示:除去C16:1,cis-9的17类脂肪酸的含量在泌乳3 d和30 d存在显著差异(P<0.05);除去C4:0、C6:0和sc-FA的15类脂肪酸的含量在泌乳30 d和90 d差异不显著(P>0.05);除去C4:0和sc-FA的16类脂肪酸的含量在泌乳3 d和90 d差异显著(P<0.05)。(2)对不同时期乳腺组织进行转录组(RNA-seq)测序,新转录本预测分析结果:在不同时期乳腺组织中共预测得到8706个新转录本,其中预测具有编码能力的有3253个。已知基因结构优化结果:在不同时期乳腺组织中共优化了 1664个已知基因结构,大部分为基因起始位置到终止位置序列的延长。差异表达分析结果如下:-7vs30乳腺组织中有2421个差异基因;30vs90乳腺组织中有33个差异基因。(3)通过对差异表达基因进行KEGG富集分析,共筛选到13条与脂肪酸代谢相关通路,包括PPAR信号通路(PPAR signaling pathway)、甘油脂类新陈代谢信号通路(Glycerolipid metabolism signaling pathway)、脂肪酸代谢信号通路(Fatty acid metabolism signaling pathway)和不饱和脂肪酸的生物合成信号通路(Biosynthesis of unsaturated fatty acids signaling pathway)等。(4)对通路中与脂肪酸合成代谢相关的30个基因进行分析,结果显示:CD36、ABCA1、SLC27A6、ACSL1、ACSS1、ACSS2、FASN、AGPAT6、DGAT2、GPAM、GPAT2、LPIN1和SOCS3基因在泌乳启动期间表达量存在显著差异(P<0.05);而SOCS3、FABP4、GPAT2、DGAT1和DGAT2基因在泌乳终止期间存在显著差异(P<0.05)。把这些基因与奶牛乳中脂肪酸成分之间进行相关性分析,结果显示:除去FADS2、GPAT2、SREBF1和SREBF2外,其他基因均与所测脂肪酸中的一类或几类存在显著或极显著相关。本研究发现,CD36、ABCA1、SLC27A6、ACSL1、ACSS1、ACSS2、FASN、AGPAT6、DGAT2、GPAM、GPAT2、LPIN1和SOCS3基因在泌乳的启动和维持过程中起着重要的作用。PPAR信号通路、甘油脂类新陈代谢信号通路、脂肪酸代谢信号通路和不饱和脂肪酸的生物合成信号通路等多条与脂肪酸代谢相关通路中富集的基因,可作为深入研究乳腺泌乳机制的候选基因群。