【摘要】：胃腸道線蟲(GINs)是影響小型反芻動物經(jīng)濟的重要寄生蟲之一,也是世界上許多地區(qū)動物健康問題的主要來源。該寄生蟲感染的抗性或易感性與遺傳因素有關(guān),且在品種與品種之間、個體與個體之間有差異。了解抗GINs感染的遺傳機制對于有效和可持續(xù)地控制胃腸道線蟲感染是十分重要的。然而,宿主對GINs感染的反應的分子機制目前尚不十分清楚。本研究對山羊GINs感染的候選基因、通路、特異性抗體反應及可能的機制進行了研究。(1)通過糞便蟲卵計數(shù)法篩選鑒定了宜昌白山羊(YWGs)品種內(nèi)的抗性和易感個體。對選擇的山羊檢測寄生蟲學參數(shù)和血液學參數(shù),并由感染試驗和轉(zhuǎn)錄組分析來對抗性組和易感組的的GINs感染情況進行分析。同時評估局部mIgA和系統(tǒng)性s Ig E對GINs感染過程中的特異性抗原的保護機制和調(diào)節(jié)活性。本研究中共有來自不同地點的384只山羊用于鑒定ATP2A3基因中的單核苷酸多態(tài)性和它們與GINs感染性狀的相關(guān)性�，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明,抗性組較易感組的蟲卵量及蟲卵產(chǎn)生均有降低。與抗性山羊相比,易感山羊的血液學參數(shù)在觀察期間的,血紅蛋白(Hgb)有顯著降低(p0.01),填充細胞容積(PCV)百分比較低(p0.05),同時發(fā)現(xiàn)易感的山羊血紅蛋白低于正常血紅蛋白值(90-150g/L)。線蟲感染試驗后,抗性組山羊捻轉(zhuǎn)血矛線蟲數(shù)量顯著低于易感組山羊(p0.05)。在本研究的三個性狀中,糞便蟲卵計數(shù)(FEC)與血紅蛋白呈負相關(guān)(r=-0.94),糞便蟲卵計數(shù)(FEC)與填充細胞容積呈負相關(guān)(r=-0.90),其中血紅蛋白與填充細胞容積呈正相關(guān)(r=0.94)。(2)在GINs感染抗性組和易感組中各選擇四個極端個體,進行血液轉(zhuǎn)錄組分析以比較其m RNA表達譜。轉(zhuǎn)錄組分析顯示,兩組共有顯著差異(p0.001)表達的基因2369個,其中上調(diào)基因1407個,下調(diào)基因962個。在抗性組中高表達的298個基因的功能注釋產(chǎn)生了46個顯著的(p0.05)功能注釋簇,包括涉及免疫生物合成過程以及一些與免疫系統(tǒng)相關(guān)的途徑的31個基因(先天免疫9個,獲得性13個,先天免疫9個),如轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β,促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)和細胞粘附分子(CAMs)。這些發(fā)現(xiàn)提供了與改善宿主對GINs感染的抗性相關(guān)的認識,并為進一步了解山羊?qū)INs感染抗性機制打下了基礎。(3)從轉(zhuǎn)錄組分析得到的差異表達基因中選擇12個上調(diào)和下調(diào)的基因,通過qRT-PCR來進行驗證。在選擇的基因中,與抗性組山羊相比,6個上調(diào)基因(ITGA4,C3,BCL2,ATP7A,ERAP1和ST6GAP1)在易感山羊中高表達,另外6個下調(diào)基因(LST1,IFI44L,IL1R2,F12,CCL27和IFI6)在易感山羊中低表達。ITGA4,C3,BCL2,ST6GAL1,LST1,IFI44L,IL1R2和IFI6基因在p0.01水平顯著差異表達,ATP7A,ERAP1,F12和CCL27在p0.05水平顯著差異表達,同轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果相一致。將qRT-PCR log2表達(倍數(shù)變化)數(shù)據(jù)和m RNA序列l(wèi)og2表達(倍數(shù)變化)數(shù)據(jù)擬合在線圖和表達模式中,相關(guān)系數(shù)為0.912,線性回歸模型為Y=0.839X-2.252,與測序表達結(jié)果呈顯著的相關(guān)性。(4)局部粘膜免疫球蛋白-A(mIgA)和全身性血清免疫球蛋白-E(s Ig E)是針對GINs感染的最重要的應答抗體。本研究調(diào)查了局部mIgA和系統(tǒng)性s Ig E,監(jiān)測了局部mIgA和系統(tǒng)s Ig E針對特定抗原的反應,發(fā)現(xiàn)兩者與GINs感染的成年期、生殖力和蟲體長度呈負相關(guān),表明其調(diào)節(jié)抗寄生蟲感染方面的作用。(5)應用qRT-PCR在山羊中檢測了5個感染相關(guān)基因的相對情況,結(jié)果表明,在易感山羊中C3,LTBP2,ABCB1和SMAD3基因的表達水平較高,但IL1R2基因在抗性山羊中高表達。皺胃組織(胃底和幽門組織),淋巴結(jié)(胃腸和腸系膜)和小腸組織中的C3和IL1R2基因的m RNA相對表達譜顯示出顯著差異,而基因LTBP2,ABCB1和SMAD3在易感山羊和抗性山的淋巴結(jié)和小腸組織中沒有顯示出差異�？傮w來說,抗原特異性局部mIgA和全身s Ig E以及組織特異性應答,特別是C3和IL1R2應答,在山羊GINs感染的遺傳抗性機制中具有重要效應。(6)檢測了ATP2A3基因的多態(tài)性,并研究了其與三個中國山羊群體中GINs感染的關(guān)系。在山羊ATP2A3基因中發(fā)現(xiàn)了7個新的變異,其中5個位于3'UTR區(qū)域,2個位于外顯子區(qū)且為同義突變。7個變異的基因型和等位基因頻率與HardyWeinberg平衡及群體遺傳學參數(shù)相一致,如多態(tài)性信息量(PIC)在恩施黑山羊、南江黃羊及宜昌白山羊中分別為0.26,0.32和1.54,雜合度(He)在恩施黑山羊、南江黃羊及宜昌白山羊中分別為0.28,0.35和1.60,有效等位基因數(shù)(Ne)在恩施黑山羊、南江黃羊及宜昌白山羊中分別為0.28,0.34和1.55。(7)關(guān)聯(lián)分析顯示,在7個多態(tài)性位點中有4個多態(tài)性位點對山羊GINs感染有顯著影響。從7個單核苷酸多態(tài)性的單倍型和LD結(jié)構(gòu)來看,3'非編碼區(qū)C24361893T和C24379974T以及3'UTR區(qū)的C24358400A和G24358441C兩對變異體之間存在顯著的連鎖不平衡,及較高的連鎖不平衡系數(shù)(D'),并分別跨越了18.081 kb(?18kb)和0.041kb(?0kb)的兩個區(qū)域。從ATP2A3基因的4個多態(tài)性位點及其單倍型組合中,從這4個突變構(gòu)建了8個以前未發(fā)現(xiàn)的單倍型,其中AG和CC單倍型頻率最高,分別為65.0%和53.3%,其次是其他單倍型。通過qRT-PCR分析,ATP2A3基因的m RNA的相對表達量在易感山羊中高于抗性山羊,并且在p0.05水平上與轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)的相對倍數(shù)變化有顯著不同。這些結(jié)果表明,ATP2A3基因在山羊抗GIN感染過程中是一個關(guān)鍵候選基因。
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S858.27


本文編號：2775777