基于卵巢RNA组学鉴定影响猪产仔数性状的候选基因及microRNA
Identification of Candidate Genes and microRNAs Affecting Pig Litter Size by Ovarian RNomics

产仔数性状是养猪生产中重要的经济指标,而卵巢作为机体最重要的生殖器官,其较高的排卵数是高产仔数的前提条件.然而猪产仔数性状属于低遗传力性状(约为0.1),所以众多育种学者一直在探究提高猪产仔数的新途径.转录组(RNA-seq)和小RNA测序(microRNA-seq)能针对某一功能状态下特定细胞组织挖掘出所有的基因和miRNA.其中miRNA作为一类重要的非编码小RNA,参与靶基因转录后调控.对二者进行整合分析,能够准确、快速的鉴定筛选出影响猪产仔数的关键基因、miRNA和GO(GeneOntology)条目/KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路,深入对猪产仔数分子调控的机理研究.本研究以极端高(YH)、低(YL)产仔数的约克夏母猪为试验对象,进行了如下试验:(1)进行了高、低产约克夏母猪卵巢转录组高通量测序,揭示了卵巢基因表达情况,分析了高、低产母猪卵巢转录组特点,探明了高、低产母猪卵巢基因差异表达情况,对差异表达基因(differentially expressed genes, DEG)进行GO富集和KEGG通路分析,探讨目标DEG潜在的生物学功能;(2)进行了高、低产约克夏母猪卵巢小RNA组高通量测序,揭示了卵巢miRNA表达情况,分析了高、低产母猪卵巢miRNA特征,探明了高、低产母猪卵巢1niRNA差异表达情况,对差异表达miRNA(differentially expressed miRNAs, DEM)预测的靶基因进行GO富集和KEGG通路分析,探讨目标DEM潜在的生物学功能;(3)对差异mRNA和1niRNA进行互作调控分析,揭示了卵巢DEG和DEM相关性情况,找出影响产仔数的重要节点(基因、miRNA和GO条目/]CEGG通路);(4)定量PCR验证了转录组和小RNA组测序结果,以及mRNA-miRNA相关性分析,并对4个miRNA(miR-126-3p, miR-126-5p, miR-130b和miR-145-5p)进行组织表达谱分析.以上研究主要获得如下结果:(1)高、低产约克夏母猪卵巢文库转录组测序中,分别得到17,485和19,178个基因,其中402个基因仅在YH组中表达,2095个基因仅在YL组中表达,17083个基因在两文库中都有表达.差异分析发现,1243个基因在两组中差异表达,其中897个基因在YH组中上调表达,346个基因下调表达.对1243个DEG进行筛选分析,找出11个候选基因(CO1, GPX3,MSMB, COX3, TIMP1,CYTB, STAR,HSD3B,CYP11A1, SCARB1和HSD17B2)与猪繁殖力和产仔数相关.对1243个DEG进行GO富集和KEGG通路分析,发现类固醇生物合成(Steroid biosynthesis)和卵巢类固醇(Ovarian steroidogenesis)2个通路可能在猪产仔数调控过程中扮演重要角色;(2)对高、低产约克夏母猪卵巢文库miRNA-seq,分别YH组得到327个miRNA, YL组得到320个miRNA,其中30个miRNA只在YH组表达,23个miRNA只在YL组表达,297在两文库中都有表达.差异分析发现,37个miRNA在两组中差异表达,其中21个miRNA在YH组上调,16个.miRNA在YH组下调表达.两文库组分别预测到19,628和19,250个靶基因.对37个DEM进行鉴定分析,找出8个DEM (miR-26a, miR-129a-5p, miR-224, miR-99a, let-7c, miR-181c, miR-214 and miR-21)可能影响到猪产仔数.对DEM的靶基因进行进行GO富集和KEGG通路分析,发现显著富集到过氧化物酶体(Peroxisome)等通路上;(3)对mRNA-miRNA进行整合分析,其中up mRNA-down miRNA进行蛋白质互作(Protein-Protein Interaction,PPI)分析获得39个DEG和10个DEM,并富集到10个GO条目/]KEGG通路中;down mRNA-up miRNA进行PP1分析获得30个DEG和15个DEM,并富集到10个GO条目/KEGG通路中.其中miR-26a靶向DHCR24基因富集到Steroid biosynthesis通路;miR-129a-5p靶向IGFl基因富集到Ras signaling pathway通路,这些重要节点可能在猪产仔数性状中发挥重要作用;