转录组测序鉴定鸭肌肉生长性状的功能基因及关键基因MYOZ2的功能验证

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我国是鸭肉生产、消费、出口第一大国,2021年全年中国商品肉鸭出栏41.0亿只,总产值高达1017.4亿元。鸭肉作为一种价格合理的优质蛋白来源,因其具有高蛋白低脂肪等优点而备受消费者们的追捧。我国优质的地方鸭品种虽然具有极佳的风味,但生长速率却远不及国外品种。想要提高我国地方鸭品种的生长速率,对鸭肌肉发育相关基因的研究就显得尤为关键。本试验利用转录组测序技术,对来自F2资源群体中6周龄的高胸肌率与低胸肌率鸭胸肌组织进行测序,分析差异表达基因并对差异基因进行功能注释,筛选出了可能影响肌肉生长发育的候选功能基因。利用荧光定量技术对随机选出的8个差异基因的表达趋势进行验证。进一步对关键基因MYOZ2进行肌肉生长的功能验证,从细胞水平上通过过表达和敲除等方法检测该基因对肌肉发育的影响。主要研究结果如下:1.对高胸肌率与低胸肌率鸭的胸肌组织转录组测序结果进行分析,按照差异倍数大于2且P<0.05的标准进行筛选,共得到了 173个差异表达基因,其中在高胸肌率组中有65个上调基因和108个下调基因。对筛选出的差异表达基因进行GO富集分析,结果显示在生物过程中通路与脂质结合关联密切,分子功能中通路都是聚类在了肌肉收缩和生长因子刺激过程。涉及这些GO条目的差异表达基因为EDN2、HTR1D、MYL4、SMAD7、TMPRSS6、CER1、FABP3 和 CRABP1。KEGG 通路分析发现,这些差异表达基因富含到的前20个通路主要是细胞因子-细胞因子受体相互作用、PPAR信号通路、柠檬酸循环(TCA循环)、RIG-I样受体信号通路和心肌收缩等与脂肪代谢和肌肉生长相关的通路,富集到这些通路上的基因有CCL3、L1R2、Cxcr5、FABP3、DHX58、Ca12等。随机选择8个差异表达基因(EDN2、MB、SMAD7、FABP6、FABP3、CYC、HTR1D和MYL4),使用荧光定量PCR技术(qRT-PCR)验证差异基因在高低胸肌率鸭胸肌组织中的表达量,qRT-PCR的结果与RNA-seq的结果相一致。结果表明,RNA-seq方法鉴定的差异表达基因是可靠的。2.对MYOZ2基因进行了初步功能验证,双荧光素酶报告系统结果表明MYOZ2启动子核心区位于-578bp~0bp。该基因在低胸肌率鸭胸肌中的表达量显著高于高胸肌率组(P<0.05),其表达趋势与成肌分化标记基因ACTB与MyoG相反;干扰之后成肌细胞分化融合出更粗的肌管。本研究筛选出了对肌肉发育可能有影响的173个差异表达基因,并找出了差异基因主要参与的通路。对MYOZ2的初步验证结果表明该基因对成肌细胞增殖分化有抑制作用,对肌肉发育起到负调控作用。
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