【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,動(dòng)物繁殖在畜牧業(yè)和動(dòng)物生產(chǎn)中變的越來越重要。提高動(dòng)物繁殖率可以不斷擴(kuò)大良種覆蓋率,提高動(dòng)物生產(chǎn)效率以及增加經(jīng)濟(jì)效益。其中精子生物學(xué)特性研究是動(dòng)物繁殖學(xué)的核心內(nèi)容,與物種的延續(xù)和遺傳進(jìn)化緊密相關(guān)。隨著高通量測序技術(shù)以及生物信息技術(shù)的發(fā)展,基于已發(fā)表的海量文獻(xiàn),我們已經(jīng)獲得了較為詳細(xì)的精子生物學(xué)基因功能、基因表達(dá)以及突變檢測位點(diǎn)等基因組數(shù)據(jù)信息。但這些基因功能和細(xì)胞生物學(xué)先驗(yàn)知識主要集中在人類或者一些模式動(dòng)物中,在不同物種的知識分布上卻不平衡。當(dāng)我們將研究對象確定為某一種畜牧動(dòng)物時(shí),卻發(fā)現(xiàn)并沒有可靠和足夠的數(shù)據(jù)信息支持該物種的生物學(xué)研究。本研究針對這一問題,基于已發(fā)表的精子生物學(xué)海量文獻(xiàn)、比較基因組學(xué)數(shù)據(jù)、功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)以及知識驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化文獻(xiàn)挖掘方法,構(gòu)建多個(gè)物種的精子生物學(xué)特性的知識圖譜,實(shí)現(xiàn)物種間精子生物學(xué)特性的知識遷移。具體的研究內(nèi)容與結(jié)果如下:(1)以“公共健康”關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)摘要作為對照組,構(gòu)建“精子”生物學(xué)特性知識圖譜�；谥R驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化文獻(xiàn)挖掘統(tǒng)計(jì)方法,獲得精子生物學(xué)特性相關(guān)的特異性基因1195個(gè),特異性實(shí)體2162個(gè),以及1195個(gè)基因與2162個(gè)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)矩陣,作為標(biāo)準(zhǔn)模型。同時(shí)基于標(biāo)準(zhǔn)化知識分類,獲得89個(gè)精子生物學(xué)特性實(shí)體類別,以及與該實(shí)體類別最相關(guān)的文獻(xiàn)摘要信息。(2)結(jié)合IPA、KEGG數(shù)據(jù)庫的信號通路的通路特征(pathway signatures)數(shù)據(jù)信息,獲得精子生物學(xué)特性實(shí)體類別顯著相關(guān)的信號通路(即精子生物學(xué)特性類別信號通路),以及該信號通路所富集的基因。進(jìn)一步分析,我們獲得每一個(gè)精子生物學(xué)特性類別中被顯著激活和被顯著抑制的信號通路。以及187個(gè)信號通路中每一個(gè)信號通路被顯著激活和被顯著抑制所對應(yīng)的精子生物學(xué)特性類別。(3)基于物種基因組學(xué)數(shù)據(jù)和同源基因組數(shù)據(jù)信息,構(gòu)建蒙古族五畜“山羊、綿羊、雙峰駝、馬、�！钡木由飳W(xué)特性知識圖譜。結(jié)合人類精子生物學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)知識數(shù)據(jù)庫和信號通路功能數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行物種間精子生物學(xué)特性的知識遷移。我們發(fā)現(xiàn)11個(gè)精子生物學(xué)特性類別信號通路在5個(gè)物種中是顯著保守的(z-score5),以及獲得不同物種中特異性保守的精子生物學(xué)特性類別信號通路(z-score3)。同時(shí),在相對保守的110個(gè)精子生物學(xué)特性類別信號通路所富集的基因網(wǎng)絡(luò)中(z-score3),發(fā)現(xiàn)RAF1、和EGF基因是網(wǎng)絡(luò)中的樞紐基因。(4)在“馬和驢、山羊和綿羊”兩對近緣物種之間進(jìn)行精物生物學(xué)特性的可遷移性評估。分別獲得每對近緣物種之間顯著保守且可以互相進(jìn)行遷移的精子生物學(xué)特性類別_信號通路,以及單個(gè)物種顯著特異性保守且不可遷移的精子生物學(xué)特性類別_信號通路(Z-score5)。(5)在“單峰駝、雙峰駝、羊駝、野生雙峰駝”4個(gè)駱駝科物種之間進(jìn)行精子生物學(xué)特性的可遷移性評估。獲得4個(gè)物種之間顯著保守且可以遷移的13個(gè)精子生物學(xué)特性類別_信號通路,以及單個(gè)物種特異性保守且不可遷移的精子生物學(xué)特性類別_信號通路(Z-score3)。同樣,還獲得只在某一物種的精子生物學(xué)特性類別中沒有被顯著激活的信號通路,如“Toll-like Receptor Signaling”信號通路在羊駝的精子細(xì)胞DNA和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)的生物學(xué)特性中沒有被顯著激活,而在單峰駝、雙峰駝和野生雙峰駝中被顯著激活。因此,我們以精子生物學(xué)文獻(xiàn)摘要作為知識背景,構(gòu)建知識驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)化文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)挖掘方法繪制了精子生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)知識圖譜。同時(shí),采用遷移學(xué)習(xí)方法構(gòu)建多物種精子比較功能生物學(xué)組,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物種間精子生物學(xué)特性的可遷移性評估,為深入了解不同物種的精子生物學(xué)特性提供了一定的數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖１－１哺乳動(dòng)物精子組織結(jié)構(gòu)ｕ逡逑Ｋｉｇ．ｌ－ｌ邋Ｍａｍｍａｌ邋ｓｐｅｒｍ邋ｔｉｓｓｕｅ邋ｓｌｒｕｃｔｕｒｃ逡逑

圖１－３受精過程逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S814

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本文編號：2673246