绵羊卵巢组织不同发育阶段mRNA-miRNA的整合分析研究

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繁殖性状是绵羊的重要经济性状,而繁殖性状是受多基因控制的,遗传力低,传统的选择方法对其遗传进展的改良非常缓慢,培育新的高繁殖率品种是相当繁琐甚至是非常难实现的。小尾寒羊是世界上具有非季节性发情和多胎特性的高繁殖率绵羊品种之一,研究其micro RNA(miRNA)对卵泡发育和排卵的调控机制,开展分子标记辅助选择,为解决这一问题提供了新的方向。绵羊的卵巢大多数情况下每次只排一个卵,因而只可能有一个胚胎产生,这极大限制了绵羊的繁殖性能的发挥。尽管促性腺激素已在绵羊繁殖中广泛应用,但一直不能获得十分满意的结果。虽然MOET等繁殖生物技术在绵羊生产上得到了广泛的应用,但绵羊的超数排卵结果,因个体之间差异很大,处理批次间的效果不稳定,限制了MOET等繁殖生物学技术在提高绵羊繁殖效率方面的运用。因此,只有对绵羊卵泡发育的机制能够深入揭示,方可从提高绵羊的排卵率,从绵羊的一个繁殖周期中得到更多的后代,进而提高繁殖效率。卵巢是雌性的生殖器官,它的主要功能是分泌性激素和产生成熟的卵子。卵泡是卵巢的基本功能单位,它由位于中间的卵母细胞和周围的颗粒细胞以及膜细胞共同组成。根据发育界定的不同,卵泡可依次分为原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡、有腔卵泡和排卵前卵泡。事实上只有少数卵泡能发育到排卵阶段并进行排卵,大部分卵泡在发育的不同阶段走向闭锁。在卵泡发育过程中发育中的卵子是走向成熟还是走向闭锁受到多种因子的严格调控,包括内分泌和卵巢内的旁分泌和自分泌因子,卵母细胞和颗粒细胞之间及颗粒细胞与颗粒细胞之间的细胞通讯。近年来nc RNA作为基因网络调控中的主要参与者在卵泡发育过程中起重要作用。micro RNA是非编码RNA的重要成员,研究表明,miRNA调控着人类基因组1/3以上的蛋白编码基因。miRNA作为关键的基因调控因子参与许多细胞过程,包括细胞分化,增殖和凋亡,其表达调控可发生在转录后水平通过特异结合m RNAs的3’非翻译区降解靶基因的m RNA或抑制其翻译来调控基因表达,参与生长,发育,生殖和疾病的产生等多种生物学及代谢过程。毫无疑问,发现和鉴定特定组织和发育阶段中特定miRNA及其与靶基因m RNA表达调控中的相互作用是当前及今后一段时期内功能基因组学研究的热点之一。卵泡发育与排卵生物学过程具有明显的阶段特异性。越来越多的证据表明,miRNA与卵泡发育与排卵生物学过程密切相关,且miRNA的表达量随着卵泡发育呈现动态变化。目前人们已经在不同物种中鉴定了许多miRNA并对其功能进行了大量的研究,但绵羊miRNA的研究却远远落后于人、鼠等其他物种,甚至远少于猪、牛、鸡等畜禽品种。因此,构建绵羊卵巢组织转录组及miRNA文库,对于揭示绵羊卵巢组织转录组特征以及miRNA的作用及分子调控机制具有重要意义。由于miRNA对靶基因存在着明显的负调控作用,在分析差异表达miRNA的同时结合分析差异表达的m RNA可构建基因调控网络及准确预测靶基因,同时可以在网络调控水平上分析miRNA与其他差异表达基因的调控关系。本研究以小尾寒羊卵巢组织为研究对象,利用高通量测序技术研究转录组m RNA及miRNA在不同性成熟阶段卵巢组织发育及卵泡发育与排卵生物学过程中的调控作用。首先对未成熟,未完全成熟,完全成熟卵巢组织中的m RNA、miRNA的表达谱进行分析,获得差异表达m RNA和miRNA,然后对三组间的差异m RNA和miRNA分别汇总,进行逻辑性趋势分析,对得到的每种趋势模型下的基因分别进行功能分析(GO-Analysis)和信号通路分析(Pathway-Analysis),挑选出显著性和关注的趋势模型。以这些趋势模型下的基因为研究对象构建基因间相互作用关系网络(Gene-Act-Net),从而得到负相关基因所构成的信号转导关系网络以及负相关基因中位于中枢位置的核心调控基因,通过基因自身的实测表达值构建基因间的共表达网络(Coexpression-Network)。对得到的每种趋势模型下的miRNA进行靶基因预测,结合转录组部分的结果,从靶基因中筛选出与对应miRNA表达趋势相反的靶基因,对这些靶基因进行功能分析(GO-Analysis)和信号通路分析(Pathway-Analysis),构建靶基因与差异miRNA的调控网络(miRNA-Tar-Network),得到网络中起核心调控作用的miRNA和被miRNA调控的关键靶基因。从而探究出卵泡发育与排卵生物学过程中分子调控机制。
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