发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴差异达基因筛选及分析

摘要

研究旨在分析发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴基因表达的差异,探讨母猪乏情调控的分子机制.选用6头健康的断奶初产母猪,分为发情组(3头)和乏情组(3头),屠宰后分别采集下丘脑、垂体、卵巢进行转录组测序(RNA-Seq)、GO功能富集、KEGG通路及相关蛋白的Western blotting分析.结果 发现,发情组下丘脑、垂体、卵巢分别获得52432800、52573730和52209252条clean reads,与猪参考基因组(Sus scrofa11.1)的比对率分别为78.69％、81.49％和79.26％;乏情组下丘脑、垂体、卵巢分别获得52516724,52476820和52195962条clean reads,与猪参考基因组的比对率分别为82.38％、83.05％和80.20％.与发情组母猪相比,乏情组母猪下丘脑中共有710个差异表达基因,其中上调基因392个,下调基因318个;垂体中共有707个差异表达基因,其中上调基因283个,下调基因424个;卵巢中共有956个差异表达基因,其中上调基因635个,下调基因321个.3种组织中的共有差异表达基因为36个.与母猪情期调控相关的亲吻素-1 (KISS1)、G-蛋白偶联受体54 (GPR54)、速激肽3(TAC3)、速激肽3受体(TACR3)、17-α-羟化酶/17,20碳链裂解酶(CYP17A1)、芳香化酶(CYP19A1)、类固醇激素合成急性调节蛋白(STAR)、促性腺激素释放激素受体(GnRHR)和雌激素受体1(ESR1)基因在乏情组母猪体内显著下调(P＜0.05;P＜0.01).Western blotting分析结果显示,TAC3、TAC3R、KISS1和GPR54相关蛋白在乏情组母猪下丘脑中也显著下调(P＜0.05).GO和KEGG通路分析发现,差异表达基因显著富集于正调控胆固醇酯化反应、卵巢类固醇生成、GnRH信号通路、FoxO信号等一些与类固醇激素生成和卵泡发育相关的信号通路.本研究结果表明,发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴上与情期调控相关的基因存在差异表达,尤其是Kisspeptin/GPR54和TAC3/TACR3两大系统的mRNA及蛋白表达水平在乏情组母猪下丘脑中均显著下调,推测可能是Kisspeptin/GPR54和TAC3/TACR表达受损导致了下丘脑调节功能障碍,进而导致了初产母猪乏情.该研究为揭示初产母猪乏情分子调控机制提供了重要支持,为今后利用分子技术改善母猪乏情问题提供了重要理论依据.