發(fā)布時間：2020-08-24 07:39

【摘要】：在蛋雞孵化行業(yè)中,無損鑒別早期種胚蛋性別,既能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求,又可避免雞蛋資源的大量浪費(fèi)。鑒于此,本課題在采用無損方式對不同品種、不同受精狀態(tài)和雌雄種胚蛋氣味組成進(jìn)行差異分析和篩選潛在標(biāo)記物的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步借助高通量組學(xué)技術(shù)和生物信息學(xué)分析手段來解析雌雄種蛋差異機(jī)制;最后,初步建立了兩種氣味無損鑒別種蛋性別的方法模型。主要研究進(jìn)展或結(jié)果如下:(1)SMPE-GC-MS無損檢測種蛋氣味的優(yōu)化條件為:DVB/CAR/PDMS在40°C下,萃取60 min,共鑒定到揮發(fā)物(VOCs)17/18種。隨機(jī)森林分類(RFC)和典型判別(CDA)對三個品種種蛋VOCs判別準(zhǔn)確率均高達(dá)100%;CDA交叉驗(yàn)證準(zhǔn)確為83.3%,說明所建模型對種蛋品種判別效果較好。其中,庚醛、己醛、癸醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-乙基-1-己醇等VOCs對種蛋品種區(qū)分貢獻(xiàn)較大;2-乙基-1-己醇和2-壬烯-1-醇為白萊航種蛋所特有化合物;3-溴乙基-哌啶和2-氰基-乙酰胺為京粉1號種蛋所特有組分。即這些差異物質(zhì)可能成為無損鑒別種蛋品種的潛在靶標(biāo)物。(2)SPME-GC-MS和E-Nose成功地用于無損判別雞蛋受精情況,其中,CDA模型對GC-MS法無損鑒別雞蛋受精狀態(tài)的判別正確率為100%;對E-Nose無損鑒別雞蛋受精與否和受精成敗的判別正確率分別為:100%和89.5%。雪松烯、癸醛、己醛、2-乙基-1-己醇和十一醛等對區(qū)分雞蛋授精與否(UF-Fd)貢獻(xiàn)較大;雪松烯和癸醛對未授精蛋和受精失敗種蛋(UF-IF)區(qū)分貢獻(xiàn)較大;庚醛和十一醛等對種蛋受精成敗(F’-IF)區(qū)分貢獻(xiàn)較大,可能成為鑒別未受精蛋的潛在標(biāo)記物。傳感器P40/1、P10/2、P10/1、TA/2和T40/2等對區(qū)分雞蛋授精與否(UF-Fd)貢獻(xiàn)較大;T30/1、P30/1、P40/2、PA/2和T40/2等對區(qū)分種蛋受精成敗(F’-IF)貢獻(xiàn)較大。(3)孵化早期(E_0-E_9,W)雌雄雞種胚蛋和不同品種(W、H、J)雌雄雞種蛋VOCs組成均存在一定差異;CDA模型對孵化早期雌雄種胚蛋判別正確率接近100%(豐度,52/52;相對含量51/52);對不同品種雌雄雞種蛋的判別準(zhǔn)確率分別為:W,100%(豐度)、90%(相對含量);H,68.8%(豐度)、76.6%(相對含量);J,90.4%(豐度,相對含量)。孵化早期,雌性種胚蛋VOCs有效豐度高于雄蛋;2-乙基-1-己醇(E_0)、雪松烯、庚醛和壬醛(E_1)、二氧化碳(E_5)、辛醛(E_7,E_9)等VOCs與白萊航種胚蛋性別具有一定相關(guān)性。2-壬烯-1-醇、2-乙基-1-己醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮和己烷等VOCs對W種蛋性別區(qū)分貢獻(xiàn)較大;壬醛、2-壬烯-1-醇、1-辛醇、十七烷胺和6-甲基-5-庚烯-2-酮等VOCs對H種蛋性別區(qū)分貢獻(xiàn)較大;雪松烯、癸醛和十一醛等VOCs對J種蛋性別區(qū)分貢獻(xiàn)較大。(4)在雌雄種蛋中共鑒定到脂質(zhì)900種,差異脂質(zhì)76種,上調(diào)(FM)3種、下調(diào)73種;在雌雄種蛋中表達(dá)差異較大脂質(zhì)有:�；鈮A、甘油三酯(TG,12:0/22:1/22:3)、溶血磷脂酰絲氨酸(LPS,16:0/0:0)、神經(jīng)酰胺(Cer,d18:0/18:0)、膽固醇脂(CE,16:1)、磷脂酰膽堿(PC,O-18:3/20:4)等;在雌雄種蛋中共鑒定到代謝物582種,差異代謝物72種,上調(diào)46種、下調(diào)26種;在雌雄種蛋中表達(dá)差異較大代謝物有:δ-戊內(nèi)胺、(±)11,(12)-環(huán)氧-5Z,8Z,14Z-二十碳三烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、2-吡咯烷酮、9-氧代-10E,12Z-十八碳二烯酸、順式-7-十六碳烯酸、異煙酰胺、甲酰四氫葉酸等。差異代謝物參與較多的通路有:酪氨酸、嘌呤代謝、不飽和脂肪酸合成、代謝和維生素降解、吸收等。此外,參與性激素代謝通路的雌酮3-硫酸鹽和參與禽蛋主體VOCs醛類形成的枯茗醛,可能雌雄種蛋氣味差異存在較大關(guān)聯(lián),值得重點(diǎn)關(guān)注。(5)雌雄種蛋黃氨基酸中谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸和精氨酸存在較小的顯著性差異,但整體組成相似。從雌雄種蛋黃中共鑒定到411種蛋白質(zhì);其中276個歸屬為物種雞,其余135蛋白可能為物種雞的假設(shè)“新蛋白”;篩選到35個差異蛋白,在雄性種蛋中表達(dá)上調(diào)(MF)的18種,下調(diào)(MF)的17種。其中,37533205(免疫球蛋白輕鏈V-J區(qū))、1015809562(卵黃蛋白原-2)、763550308(免疫球蛋白輕鏈)、973583714(抗前列腺免疫球蛋白)和1741943(免疫球蛋白重鏈)等差異蛋白質(zhì)對種蛋性別區(qū)分貢獻(xiàn)較大。差異蛋白主要分布于胞外,參與免疫和應(yīng)激等生物過程,具有結(jié)合和化學(xué)誘導(dǎo)活性;差異蛋白參與程度較高的生物過程或通路主要包括:免疫球蛋白生產(chǎn)、免疫應(yīng)答分子調(diào)節(jié)、應(yīng)激和免疫應(yīng)答。下調(diào)的差異蛋白主要涉及遺傳信息折疊、分類和降解、環(huán)境信號分子互作、細(xì)胞生長與死亡、運(yùn)輸和分解代謝等功能;上調(diào)的差異蛋白在KEGG注釋率較低。(6)所建模型對采用GC-MS和PTR-MS法無損鑒別種蛋性別的擬合順序?yàn)?MLPCDARFC;其中MLP模型對雞種蛋性別鑒別(訓(xùn)練)準(zhǔn)確率分別為100%和91%。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TS253.1
【圖文】：

圖 1-1 雞胚性別決定和早期分化機(jī)制（J and Ca 2011,Kota and Feil 20101-1 Sex determination and sexual differentiation in early chicken embryo 注（a-雞卵母細(xì)胞減數(shù)分裂；b-雞胚性別早期分化）性別決定機(jī)制色體決定學(xué)說W 染色體顯性假說：雞胚性別由母本提供的 W 染色體決定，即配子發(fā)育成雌胚，ZZ 型發(fā)育成雄胚（Uller and Badyaev 2009）。Z 染色體劑量效應(yīng)：除 W 染色體攜帶性別決定基因外，Z 染色體基因（DMRT1），即父本提供的兩條 Z 染色體中 DMRT1 基因在異；高、低劑量 Z 連鎖基因誘使雞胚發(fā)育為雄雌兩性。此外，三W）雞的存在，也支持該假說（Lin et al 1995,詹小舒 等 2016）細(xì)胞決定學(xué)說

圖 1-2 雞胚性別細(xì)胞識別機(jī)制（Zhao et al 2010）Fig.1-2 Sex identied by (male and female) cells in chickena-雌雄嵌體雞實(shí)物圖；b-雞性別細(xì)胞識別和哺乳動物性別決定機(jī)制；c-嵌體雞血細(xì)胞性染色體-嵌體雞雌雄兩側(cè)雌雄細(xì)胞的組成比例） 減數(shù)分裂決定學(xué)說ller 等（Uller and Badyaev 2009）認(rèn)為，母體中環(huán)境因子可通過卵子形產(chǎn)生隱微變異來影響性別決定，即在減數(shù)分裂Ⅰ期，可通過染色體（紡畸變、退化和位移實(shí)現(xiàn)；在減數(shù)分裂后期排卵前，可通過性別特異性吸收等實(shí)現(xiàn)（圖 1-3a）。此理論有望將禽類性別決定起點(diǎn)提前至減數(shù)分1-1a，圖 1-3a）（Alonso-Alvarez 2006,Uller and Badyaev 2009）。著減數(shù)分裂對禽類性別決定影響被逐步發(fā)現(xiàn)和證實(shí)，Uller 等（Uller aev 2009）提出環(huán)境、自然選擇誘導(dǎo)減數(shù)對性別調(diào)控進(jìn)化過程，大致可分：①基因調(diào)節(jié)為主，減數(shù)分裂調(diào)節(jié)偶然出現(xiàn)為輔；②基因調(diào)節(jié)為輔，

圖 1-3 雞蛋形成及減數(shù)分裂對性別決定的影響機(jī)制（Aslam and Woelders 2017,Uller andBadyaev 2009）Fig.1-3 Formation of eggs and conceptual overviewof the proposed evolutionary relationshipamong the genetic sex-determination module, regulatory mechanisms of meiosis and oogenesis,and female reproductive homeostasis注（a-雞蛋形成過程；b-減數(shù)分裂對性別決定的影響）1.1.4 其他相關(guān)學(xué)說除性染色體外，有學(xué)者認(rèn)為，雞細(xì)胞中部分常染色體存在性別決定候選基因，如與芳香化酶表達(dá)高度相關(guān)的 FOXL2（Govoroun et al 2004）。綜上可知，雞的性別由基因和環(huán)境等眾多因子共同決定，而非某一單獨(dú)模塊起作用；因此，我們應(yīng)該運(yùn)用系統(tǒng)生物學(xué)和高通量組學(xué)等方法，從不同的側(cè)面和層面，以整體的視覺來研究雞的性別決定機(jī)制（何川和孟和 2011）。1.2 雞胚性別分化

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2802186