發(fā)布時間：2020-10-21 13:36

　　 隨著養(yǎng)殖業(yè)集約化和規(guī)模化的發(fā)展以及全球性氣溫的普遍升高,動物熱應(yīng)激也越來越嚴重。熱應(yīng)激會直接或間接影響動物生理、生產(chǎn)和健康等,給養(yǎng)殖業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。目前動物熱應(yīng)激的研究對象主要為奶牛、雞和豬,而有關(guān)綿羊熱應(yīng)激的研究報道甚少。因此,開展綿羊熱應(yīng)激的研究就顯得更為迫切。綿羊處于高溫高濕的環(huán)境中,究竟是哪些基因和代謝通路在發(fā)揮調(diào)控作用?鑒于此,本研究以湖羊為實驗材料,運用生理學(xué)、RNA-Seq、MeRIP-Seq、生物信息學(xué)和分子生物學(xué)等方法來探索綿羊熱應(yīng)激的分子機理,尋找與綿羊熱應(yīng)激相關(guān)的基因及調(diào)控通路,為綿羊生產(chǎn)和育種提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1.熱應(yīng)激對綿羊血液生理生化指標、組織結(jié)構(gòu)和HSPs表達的影響熱應(yīng)激改變了綿羊呼吸頻率、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、堿性磷酸酶、r-谷氨�；D(zhuǎn)移酶和高密度脂蛋白膽固醇等生理生化指標。HE染色顯示熱應(yīng)激造成綿羊肝臟組織不同程度損傷。熱應(yīng)激綿羊HSP70、HSP90和HSP110的表達量顯著高于對照組。此外,熱應(yīng)激綿羊血清中T_3和T_4含量顯著低于對照組。總之,這些指標的變化可以作為評估綿羊遭受熱應(yīng)激的參考。2.綿羊熱應(yīng)激的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究通過對熱應(yīng)激和對照組綿羊的8個文庫進行RNA-Seq后,共篩選到1,137個差異表達基因。選擇10個差異表達基因進行qRT-PCR驗證,結(jié)果與RNA-Seq結(jié)果相似,表明測序結(jié)果準確可靠。這些差異表達基因顯著富集到419個GO terms和51個KEGG pathway,進一步分析表明許多基因被富集到響應(yīng)刺激反應(yīng)和脂肪代謝相關(guān)的生物學(xué)過程中。3.綿羊熱應(yīng)激對m~6A甲基化修飾相關(guān)酶表達的影響綿羊肝臟RNA中總m~6A甲基化修飾水平和m~6A修飾相關(guān)酶的表達情況在熱應(yīng)激和對照組中存在差異,初步推測RNA中的m~6A甲基化修飾參與綿羊熱應(yīng)激的調(diào)控。4.綿羊熱應(yīng)激的表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究通過MeRIP-Seq在熱應(yīng)激和對照組綿羊中共鑒定到5,641個基因含有m~6A修飾。這些peaks主要富集在CDS區(qū)和終止密碼子附近,并且含有經(jīng)典的RRACH基序。這些含有m~6A修飾的基因同樣參與許多應(yīng)激反應(yīng)和脂肪代謝過程,進一步證明m~6A修飾可以調(diào)節(jié)綿羊熱應(yīng)激。5.綿羊熱應(yīng)激基因表達與m~6A修飾關(guān)系的研究RNA-Seq和MeRIP-Seq聯(lián)合分析表明m~6A修飾的富集程度與基因表達量之間高度負相關(guān)�？傊�,本研究通過生理生化指標、組織形態(tài)學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和RNA表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)等試驗,較為全面的分析了綿羊熱應(yīng)激的分子調(diào)控機制,為綿羊耐熱品種培育和生產(chǎn)提供理論依據(jù)以及為農(nóng)民帶來經(jīng)濟效益。此外,本研究結(jié)果證明mRNA中m~6A甲基化修飾可以調(diào)節(jié)綿羊熱應(yīng)激,為動物響應(yīng)熱應(yīng)激的研究提供了一個新的途徑。
【學(xué)位單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S858.26
【部分圖文】：

體溫的穩(wěn)態(tài)對哺乳動物的存活至關(guān)重要。動物的體溫調(diào)節(jié)不會依賴于單個器官，而是幾乎涉及機體的所有器官。在熱應(yīng)激環(huán)境中，只有心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、骨骼肌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等相互協(xié)調(diào)才能維持機體正常的體溫。恒溫動物往往通過血流量分布、寒顫和出汗等生理反應(yīng)來調(diào)節(jié)機體體溫的動態(tài)平衡，這種體溫調(diào)節(jié)方式稱之為自主性體溫調(diào)節(jié)，由下丘腦控制（圖 1-1）[4]。當(dāng)外界環(huán)境變化的信息在下丘腦進行整合后，將這些信息傳遞給相應(yīng)的產(chǎn)熱器官（骨骼肌系統(tǒng)、肝臟）和散熱器官（心血管系統(tǒng)、汗腺）進行一系列活動，進而維持體溫的恒定。動物體溫也經(jīng)常受到外界環(huán)境的干擾，此時通過外周溫度感受器（由分布于皮膚、黏膜和內(nèi)臟中的游離神經(jīng)末梢構(gòu)成）和中樞溫度感受器（由分布于脊髓、延髓和腦干中的神經(jīng)元構(gòu)成）將這些干擾信息反饋給大腦，在下丘腦進行整合后再傳遞給產(chǎn)熱器官和散熱器官來調(diào)節(jié)體溫的恒定（圖 1-1）。另外，高溫環(huán)境中動物也可以通過改變姿勢和行為來調(diào)節(jié)體溫，即行為性體溫調(diào)節(jié)。

圖 2-1 m6A 修飾動態(tài)調(diào)節(jié) RNA 代謝和動物生理功能Figure 2-1 Dynamic m6A modification is regulate RNA metabolism and physiological functionsin animal4.1 m6A 甲基化修飾調(diào)節(jié)動物生長發(fā)育mRNA 中 m6A 甲基化修飾對植物生長發(fā)育至關(guān)重要，例如在擬南芥生長后期 m6A 修飾水平降低導(dǎo)致其生長模式改變和頂端優(yōu)勢降低，甲基化復(fù)合物組分缺失導(dǎo)致 m6A 修飾水平減少并導(dǎo)致胚胎致死等[50, 91, 92]。同樣 m6A 甲基化修飾也是維持動物正常生長發(fā)育不可缺少的。mRNA 中 m6A 甲基化修飾對胚胎發(fā)育至關(guān)重要，斑馬魚胚胎中甲基化酶復(fù)合物組分缺失導(dǎo)致多種發(fā)育缺陷，包括較小的頭部和眼睛、較小的腦室和彎曲的脊索等[58, 93]。此外，斑馬魚發(fā)育早期胚胎中超過三分之一的母源 mRNA 上存在 m6A 甲基化修飾，而 YTHDF2 會將這些母源 mRNA 進行清除后才會使合子基因組被激活[93]。YTHDF2 缺失減慢了 m6

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