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非洲鸵鸟是世界上体形最大的二趾鸟,因其耐粗饲、抵抗力和繁殖性能强,同时它还具备极高的经济价值,深受广大养殖户的青睐。非洲鸵鸟的育雏期长达90d,在此期间鸵鸟的免疫系统尚未发育完善,极易遭受疾病、环境、营养、应激等方面的影响,给养殖户带来了一定的经济损失。脾是免疫应答的重要场所,含有大量免疫细胞,如淋巴细胞和浆细胞等。前期研究发现,在饮用水中添加不同浓度的硼对非洲雏鸵鸟脾的生长发育等产生一定影响。迄今,硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞免疫功能调节作用的研究鲜有报道。因此,本试验以14羽15日龄非洲雏鸵鸟的脾淋巴细胞为研究对象,采用CCK-8法、流式细胞术、ELISA、RNA-Seq及RT-PCR等技术研究0、0.01、0.1、0.5、1、5、10、25、50、100 mmol/L硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞的毒性作用、细胞增殖及凋亡、细胞因子的分泌及相关信号通路的影响,阐明硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞免疫功能调节的作用机制。研究结果如下:1.硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞的毒性作用当终浓度为0.01、0.1、0.5、1、5、10 mmol/L的硼作用于雏鸵鸟脾淋巴细胞时,与0 mmol/L组相比,硼处理组的细胞光密度(optical density,OD)值未发生显著变化(P>0.05),细胞活力未受到显著影响;而当硼浓度为25、50、100mmol/L时,各组OD值随硼浓度的增加而逐渐降低,差异极显著(P<0.01),此时硼对脾淋巴细胞具有显著毒性作用。2.硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞增殖的影响当不同浓度的硼协同刀豆凝集素(Concanavalin A,ConA)作用于雏鸵鸟脾淋巴细胞时,与ConA组相比,硼浓度为0.01、0.1、0.5、1、5、10mmol/L时,细胞堆积生长的数量均有所增加,且细胞存活率表现为增加,当硼浓度为0.1mmol/L和10 mmol/L时,细胞存活率显著高于ConA组(P<0.05);硼浓度为25、50、100 mmol/L时,细胞堆积生长数量随硼浓度增加而逐渐减少,同时细胞存活率随硼浓度的增加而降低,与ConA组相比差异不显著(P>0.05)。3.硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞凋亡的影响当0.01、0.1、1、10、50、100 mmol/L的硼作用于雏鸵鸟脾淋巴细胞时,随着硼浓度的增加,细胞凋亡率呈先下降后上升的趋势。当硼浓度为0.01、0.1mmol/L时,细胞凋亡率逐渐下降,且当硼浓度为0.1 mmol/L时达最低值,与0mmol/L组相比,差异显著(P<0.05);当硼浓度为1、10、50、100 mmol/L时,细胞凋亡率随硼浓度的增加逐渐上升,且硼浓度为100 mmol/L时,细胞凋亡率高于0 mmol/L组,但差异不显著(P>0.05)。4.硼对雏鸵鸟脾淋巴细胞分泌细胞因子的影响当硼单独作用于雏鸵鸟脾淋巴细胞,且硼浓度为0.01 mmol/L时,IL-6的分泌量高于0 mmol/L组,但差异不显著(P>0.05);当硼浓度为0.1、1、10、50、100 mmol/L时,随着硼浓度的增加,IL-6的分泌量逐渐下降,且硼浓度为100mmol/L时,IL-6的分泌量显著低于0 mmol/L组(P<0.05);IFN-α的分泌呈剂量依赖,呈先上升后下降的趋势,当硼浓度为1 mmol/L时,IFN-α的分泌量达最大值,与0 mmol/L组相比差异极显著(P<0.01)。当硼协同ConA作用于雏鸵鸟脾淋巴细胞时,硼浓度为0.01 mmol/L和0.1mmol/L时,IL-6的分泌量高于ConA组,但差异不显著(P>0.05);当硼浓度为1、10、50、100 mmol/L时,随着硼浓度的增加,IL-6的分泌量逐渐下降,且硼浓度为50 mmol/L和100 mmol/L时,其分泌量显著低于ConA组(P<0.05);硼处理组中IFN-α的分泌量均高于ConA组,且硼浓度为0.1 mmol/L时,IFN-α的分泌量达最大值,与ConA组相比差异极显著(P<0.01)。5.雏鸵鸟脾淋巴细胞应答硼刺激的RNA-Seq分析(1)通过Illumina平台测序获得3个鸵鸟脾淋巴细胞测序文库(0 mmol/L组样本文库,即C组样本文库;0.1 mmol/L组样本文库,即T1组样本文库;100mmol/L组样本文库,即T2组样本文库),分别包含48033271,49772060和48738533条原始测序数(Raw Reads),过滤后得到的高质量序列的总序列数(Clean Reads)分别为45587992,46909764,46159500。Clean Reads占总Reads数的比例分别为95%、94%、95%。(2)C组、T1组和T2组比对上鸵鸟基因组的Reads数分别为33665674、34095811、30754929,占总Reads数的比例分别为73.84%、72.72%、66.72%;(3)对差异表达分析统计结果进行分析,T1组与C组之间无差异表达基因;T2组与C组之间共有21个差异表达基因,其中上调18个,下调3个;T1组与T2组之间共有43个差异表达基因,其中上调5个,下调38个。(4)在生物学过程中,代谢过程、细胞增殖、细胞生理过程、生殖过程等表现为显著富集;在细胞组分中,胞外区、膜、大分子组成、细胞器、胞外区组分、细胞器组分、膜组分、细胞组分等表现为显著富集;在分子结构中,催化活性、结合功能、信号转导活性、分子转导活性、分子功能调节等表现为极显著富集。(5)差异基因富集的信号通路主要包括系统性红斑狼疮、酒精依赖、病毒致癌作用及细胞程序性坏死信号通路。6.实时荧光定量验证对细胞程序性坏死信号通路中显著变化的基因进行检测,包括BIRC23、FTH1及IL-1β。与0 mmol/L组相比,当硼浓度为0.1 mmol/L时,BIRC23、FTH1及IL-1βmRNA的相对表达量下降,差异不显著(P>0.05);当硼浓度为100 mmol/L时,BIRC23、FTH1及IL-1βmRNA的相对表达量上升,与0 mmol/L组相比,差异极显著(P<0.01)。说明硼通过调节BIRC23、FTH1及IL-1β基因的表达,影响细胞程序性坏死信号通路的活性,各途径相互影响共同发挥免疫调控作用。