【摘 要】
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关中奶山羊是乳用型品种,其综合了西农萨能奶山羊和陕西关中地区的本地山羊的优点,其繁殖率高、乳用性能好。奶山羊作为畜牧业中重要的成分,但由于良种匮乏和繁殖率低的问题一直困扰着奶山羊业的快速健康发展,如何高效筛选优质种畜是一大难题,也是人们关注的问题之一。探究其精子发生过程以及准确定义奶山羊精原细胞特异性标记基因对于选育育种工作具有重要的指导意义。精子发生是一个复杂且持续的过程,由于这种特性,睾丸生精
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:31572399); 陕西省重点科技创新团队项目(2019TD-036);
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关中奶山羊是乳用型品种,其综合了西农萨能奶山羊和陕西关中地区的本地山羊的优点,其繁殖率高、乳用性能好。奶山羊作为畜牧业中重要的成分,但由于良种匮乏和繁殖率低的问题一直困扰着奶山羊业的快速健康发展,如何高效筛选优质种畜是一大难题,也是人们关注的问题之一。探究其精子发生过程以及准确定义奶山羊精原细胞特异性标记基因对于选育育种工作具有重要的指导意义。精子发生是一个复杂且持续的过程,由于这种特性,睾丸生精上皮中通常存在34波生精波,因此存在全部生精阶段的所有细胞。睾丸的这种异质性给研究精子发生的学者们造成了极大的困扰。单细胞测序技术(single cell RNA sequencing,scRNAseq)的出现和发展,使得哺乳动物组织或器官发生过程中细胞异质性的问题得到了解决。本研究通过单细胞测序技术,系统定义了奶山羊精子发生过程,鉴定了五种生精细胞。具体研究结果如下:(1)在单细胞分辨率水平,构建了关中奶山羊精子发生阶段和体细胞的单细胞转录图谱。通过tSNE聚类分析,成功确定了关中奶山羊精子发生过程中的精原细胞、早期精母细胞、晚期精母细胞、圆型精子细胞、延长型精子细胞。并描绘了这几类细胞的基因表达谱。基于不同细胞类型之间的差异分析,发现了一系列具有细胞类型特异性的标记分子。基于Monocle算法,成功构建了生殖细胞系、Sertoli细胞系、Leydig细胞和肌样细胞的拟时间分化轨迹,对精子发生过程进行了KEGG动态分析,阐述了关中奶山羊精子发生过程中拟时间基因表达变化过程。(2)筛选并鉴定了关中奶山羊精原细胞的特异性表达基因:TKTL1和AES,并在绵羊数据中验证了TKTL1和AES的表达。综上所述,本研究利用了scRNAseq测序技术,首次对关中奶山羊精子发生过程进行解析。从单细胞水平对主要细胞类型进行了鉴定,首次详细阐述了关中奶山羊精子发生过程中所涉及的不同类型细胞的基因表达谱,并阐明了精子发生过程中的基因表达变化情况,揭示了青春期关中奶山羊体细胞发育情况。该研究结果可丰富人们对关中奶山羊精子发生过程的认识,为关中奶山羊育种研究提供了有力的理论和技术支持。
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