奶山羊产后胎盘组织转录组测序及差异表达基因筛选分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jmshello
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提高奶山羊良种繁殖性能对提升奶山羊总泌乳量和羊场经济效益等具有重要价值。胎盘作为促成母体与胎儿交流的重要枢纽,其分化程度、植入深度、充血量和充氧量都会影响胎儿的生存能力和健康状况,胎盘是保证母羊繁殖性能的关键。本研究以奶山羊产后胎盘为试验材料,分析不同产羔数及不同胎次的奶山羊胎盘性状与奶山羊产羔性能的关系;利用RNA-seq技术对9只同一胎次不同产羔数胎盘组织进行测序,以筛选出可能影响繁殖性能的关键基因;利用PCR技术克隆出2个关键候选基因,并进行生物信息学分析;以奶山羊胎盘滋养层细胞为试验材料,通过过表达和干扰研究关键候选基因影响滋养层细胞(GTCs)侵袭和迁移能力,初步探讨关键基因在胎盘滋养层细胞中对不同产羔数胎盘性状及胎儿生长发育的影响,揭示胎盘组织基因调控母羊产羔性能的机理,为利用胎盘性状选择高繁殖力母羊提供分子实验依据。本研究主要结果如下:1、奶山羊产后胎盘的胎盘效率、胎盘质量、子叶总数、子叶承载效率和子叶总面积随产羔数增加呈极显著增加;胎盘效率、胎盘质量、子叶总数和子叶总面积等山羊胎盘性状与产羔性能呈显著相关。2、不同产羔数胎盘组织中共检测到148个共有差异基因,差异基因主要富集在细胞生长调节、细胞粘附和生物粘附等生物学过程及细胞粘附分子通路和神经活性配体-受体相互作用信号通路;筛选出7个关键候选基因(CDH1、PRP6、SDC2、CALCRL、F2R、P2RY14和EDNRB),CDH1基因在多羔组胎盘组织中表达下调,其在滋养层分化和囊胚形态发生及建立有效的营养和氧气运输平台至关重要,PRP6基因在多羔组胎盘组织中表达上调,其在协调其他激素刺激滋养细胞及胎儿发育具有关键作用。3、克隆出奶山羊CDH1和PRP6基因的CDS区分别为2 652 bp和720 bp,分别编码883和239个氨基酸,与山羊(Capra hircus,XM_005692180.3)、牛(Bos taurus,AY508164.1)和绵羊(Ovis aries,XM_027978118.1)的同源性较高。4、成功构建过表达载体pcDNA3.1-CDH1和pcDNA3.1-PRP6,其mRNA表达水平分别上调35倍和70倍;过表达CDH1基因后,GTCs平均迁移能力显著下降36.21%,CCND2、MYC和IGF2基因表达下降,其显著抑制MMP-2蛋白表达,并促进E-cadherin蛋白表达;干扰CDH1基因后,GTCs平均迁移能力显著升高55.83%,CCND2、MYC和IGF2基因表达上调,其显著促进MMP-2蛋白表达,并抑制E-cadherin蛋白表达;过表达PRP6基因后,GTCs平均迁移能力极显著升高40.83%,CCND2、MYC和IGF2基因表达上升,其显著促进MMP-2表达,并抑制E-cadherin表达;干扰PRP6基因后,GTCs平均迁移能力显著下降32.48%,CCND2、MYC和IGF2基因表达下调,其显著抑制MMP-2表达,并促进E-cadherin表达。表明CDH1和PRP6基因参与胎盘滋养层细胞在妊娠中的迁移和侵袭过程,影响胎盘建立母胎联系及胎儿成活发育进程,其是调控母羊产羔性能的关键因素之一。综上,奶山羊产后胎盘组织转录组测序筛选出的CDH1和PRP6基因是在妊娠过程中调节正常妊娠保证胎儿生长发育潜在的关键基因,影响不同产羔水平中胎盘滋养层细胞迁移和侵袭能力,保证胎盘分化、胎盘植入深度、胎盘充血量和充氧量进而影响母体产羔性能。本研究为深入研究奶山羊繁殖性能,提高产羔率奠定理论基础。
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