中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (20): 4130-4144.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.20.017
马荆鄂(), 熊信威, 周敏, 吴斯琪, 韩甜, 饶友生, 王樟凤, 许继国(
)
收稿日期:
2023-08-23
接受日期:
2024-09-06
出版日期:
2024-10-16
发布日期:
2024-10-24
通信作者:
联系方式:
马荆鄂,E-mail:majinge@ncnu.edu.cn。
基金资助:
MA JingE(), XIONG XinWei, ZHOU Min, WU SiQi, HAN Tian, RAO YouSheng, WANG ZhangFeng, XU JiGuo(
)
Received:
2023-08-23
Accepted:
2024-09-06
Published:
2024-10-16
Online:
2024-10-24
摘要:
【背景】睾丸是雄性动物重要生殖器官,具有产生精子和分泌雄激素的功能,睾丸质量与繁殖性能有直接联系。睾丸性状受下丘脑-垂体-性腺轴多基因共同调控,其分子机理尚不清楚。宁都黄鸡睾丸性状变异系数大,繁殖性能一致性差。【目的】通过对不同睾丸性状个体垂体组织进行全长转录组测序,挖掘候选基因以及关键信号通路,探究影响睾丸性状的遗传基础,以期为发展地方鸡种睾丸性状的选种选育提供依据。【方法】以70只22周龄宁都黄公鸡为研究对象,分为大睾丸组和小睾丸组,从两组中分别选取3个个体,构建垂体组织的全长转录本表达谱,筛选高表达量及两组个体差异表达基因或转录本,对差异基因或转录本进行功能富集分析。随机选取6个基因,进行基因表达水平验证。参考已知垂体细胞的标记基因,筛选与8种细胞标记基因对应的差异表达基因或转录本,并分析这些差异基因或转录本以及高表达量基因或转录本与睾丸性状相关性。【结果】在6个宁都黄鸡垂体组织中,检测到21 834个基因,29 355个全长转录本。其中,332个基因及229个转录本在两组个体中差异表达。KEGG通路分析结果显示,这些差异基因或转录本主要富集于Apelin信号、甘油磷脂代谢等通路。一共发现5个促性腺细胞标记基因或其对应转录本与部分睾丸性状显著相关,包括NFASC(neurofascin)及其对应转录本 XM_015298904.2、TESC(tescalcin)及其对应转录本XM_025155510.1、FSHB(follicle stimulating hormone beta)转录本 ONT.20974.4、RLN3(relaxin 3)、NDUFB2(NADH: ubiquinone oxidoreductase subunit B2)转录本ONT.1176.4。1个催乳素细胞标记基因EGR1(early growth response 1),2个滤泡星状细胞标记基因TMSB4X(thymosin beta 4, X-linked )、C1H12ORF57(chromosome 1 open reading frame),1个促甲状腺细胞标记基因CHGB(chromogranin B)均与部分睾丸性状显著相关。2个高表达量基因TMSB4X、HSP90AA1(heat shock protein 90 alpha family class A member 1)与部分睾丸性状显著相关。FSHB、EGR1均为基因互作网络中节点基因。【结论】经初步功能分析,EGR1、TMSB4X、FSHB、RLN3为睾丸性状调控的关键基因。MAPK信号通路、神经活性配体-受体相互作用、GnRH信号通路为睾丸性状调控的关键基因通路。
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表1
qRT-PCR所用特异引物"
基因名 Gene name | 上游引物 Forward primer | 下游引物 Reverse primer |
---|---|---|
WNT4 | CATCGAGGAGTGCCAGTACC | TCGCATCCACACTTGTCCAG |
GH | TGCCGAGACATATAAAGAGTTC | GAGCTGGGATGGTTTCTGAGTA |
POMC | CCATAGCTCCTCCGCAGTTT | CCACGCTCCCACTTACCAAA |
TPH1 | TCTTGCATCACTTGGGGCAT | GCGAGTGCTTGAGCTCACTA |
TSHB | ACTGCCTGGCCATCAACAC | ACACGTTTTGAGACAGAGCACTTTT |
COCH | TTCATCTTTCTCAGTGACTCCAGG | AACATGAGGCCCTTCCGTTC |
β-actin | TCATTGTGCTAGGTGCCA | CCTCTTCCAGCCATCTTT |
表2
睾丸性状测定"
性状 Traits | 最小值 Minus | 最大值 Max | 平均值±标准差 Mean ± SD | 变异系数 Variation coefficient |
---|---|---|---|---|
左侧睾丸质量 Left testis weight (g) | 3.4 | 35.3 | 16.67±6.45 | 0.39 |
右侧睾丸质量 Right testis weight (g) | 2.6 | 32.9 | 15±6.31 | 0.42 |
睾丸总质量 Total testis weight (g) | 6.0 | 61.2 | 31.67±12.45 | 0.39 |
左睾丸系数 Left testis percentage | 0.002 | 0.09 | 0.01±0.01 | 0.37 |
右睾丸系数 Right testis percentage | 0.0017 | 0.06 | 0.01±0.01 | 0.40 |
睾丸系数 Total testis percentage | 0.0037 | 0.15 | 0.02±0.02 | 0.37 |
屠宰活重 Body weight (g) | 1776 | 2196 | 1778.76±276.47 | 0.11 |
表3
6个测序个体睾丸性状测定"
组别 Group | 屠宰活重 Body weight (g) | 左侧睾丸质量 Left testis weight (g) | 右侧睾丸质量 Right testis weight (g) | 睾丸总质量 Total testis weight (g) | 左睾丸系数 Left testis percentage | 右睾丸系数 Right testis percentage | 睾丸系数 Total testis percentage | 屠宰活重平均值±标准差 Mean ± SD of the body weight | 睾丸总质量平均值±标准差 Mean ± SD of the total testis weight |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
大睾丸组 H-PIT | 1548.5 | 27.6 | 32.9 | 60.5 | 0.0180 | 0.0210 | 0.0390 | 1827±199.0 | 58.2±3.8* |
1931.4 | 23.9 | 28.9 | 52.8 | 0.0120 | 0.0150 | 0.0270 | |||
2001.0 | 35.3 | 25.9 | 61.2 | 0.0180 | 0.0130 | 0.0310 | |||
小睾丸组 L-PIT | 1586.1 | 5.1 | 4.1 | 9.2 | 0.0032 | 0.0026 | 0.0058 | 1432±113.4 | 7.8±1.4 |
1316.9 | 4.5 | 3.8 | 8.3 | 0.0034 | 0.0029 | 0.0063 | |||
1392.0 | 3.4 | 2.6 | 6.0 | 0.0024 | 0.0019 | 0.0043 |
表4
宁都黄鸡垂体组织表达量最高前10个转录本"
转录本编号 Transcript ID | 对应基因名 Gene name | H-PIT组平均CPM值 The mean CPM of the H-PIT | L-PIT组平均CPM值 The mean CPM of the L-PIT | 6个样品平均CPM值 The mean CPM of the six individuals |
---|---|---|---|---|
ONT.45201.8 | ONT.45201 | 59338.9 | 54252.0 | 56795.5 |
XM_421330.6 | CHGA | 49840.5 | 53654.7 | 51747.6 |
XM_015285103.2 | POMC | 39287.1 | 38699.3 | 38993.2 |
ONT.14667.8 | CGA | 36811.5 | 24317.2 | 30564.4 |
ONT.9069.1 | PRL | 26192.1 | 22811.4 | 24501.7 |
NM_204359.2 | GH | 14833. 4 | 27171.4 | 21002.4 |
NM_205500.2 | CST3 | 13824.6 | 12563.8 | 13194.2 |
XM_004946664.3 | UBB | 7980.8 | 6959.8 | 7470.3 |
ONT.14667.1 | ONT.14667 | 5623.5 | 8094.4 | 6858.9 |
ONT.39062.2 | PPIA | 5717.97 | 4953.3 | 5335.7 |
表5
小睾丸组上调且差异倍数最高的前十个转录本"
转录本编号 Transcript ID | 基因名 Gene name | 基因描述 Gene description |
---|---|---|
XM_420332.6 | THOC2 | THO复合体2 THO complex 2 |
XM_015299935.2 | CIRBP | 低温诱导RNA结合蛋白 cold inducible RNA binding protein |
XM_025147888.1 | GREB1L | GREB1样视黄酸受体共激活剂 GREB1 like retinoic acid receptor coactivator |
XM_025154119.1 | SCAPER | S期细胞周期素A相关蛋白 S-phase cyclin A associated protein in the ER |
NM_001305114.2 | ARL6 | 类ADP核糖化因子GTPase 6 ADP ribosylation factor like GTPase 6 |
NM_001012919.2 | DNPEP | 天门冬氨酰氨肽酶 Aspartyl aminopeptidase |
ONT.28408.11 | OTOS | 耳螺菌素 Otospiralin |
XM_421638.6 | ABCG2 | ATP结合盒G亚族成员2 ATP binding cassette subfamily G member 2 |
ONT.45513.10 | TRIR | 19号染色体开放阅读框43 Chromosome 19 open reading frame 43 |
XM_015298649.2 | FDPS | 法尼基二磷酸合成酶 Farnesyl diphosphate synthase |
表6
小睾丸组下调且差异倍数最高的前十个转录本"
转录本编号 Transcript ID | 基因名 Gene name | 基因描述 Gene description |
---|---|---|
XM_025149862.1 | THOC2 | THO复合体2 THO complex 2 |
XM_004940000.3 | NUDCD1 | NudC结构域1 NudC domain containing 1 |
NM_001278016.1 | LYRM2 | LYR 模块2 LYR motif containing 2 |
XM_015276855.2 | GIGYF2 | GRB10互作GYF蛋白2 GRB10 interacting GYF protein 2 |
XM_004935722.3 | AHI1 | Abelson助手集成点1 Abelson helper integration site 1 |
XM_001232161.4 | ADAR | RNA特异性腺苷脱氨酶 Adenosine deaminase, RNA specific |
XM_015290097.2 | HSP40 | 热应激蛋白40 Heat shock protein 40 |
XM_015296842.2 | AGRN | 集聚蛋白 Agrin |
ONT.45513.1 | TRIR | 19号染色体开放阅读框43 Chromosome 19 open reading frame 43 |
ONT.37858.1 | WFDC2L | WAP四二硫核结构域样蛋白2 WAP four-disulfide core domain protein 2-like |
表7
睾丸性状相关基因分析"
基因名 Gene name | 基因描述 Gene description | 细胞类型 Cell type | 染色体号 Chromosome No. | 平均CPM值 The mean CPM | 表达量上/下调 Up/down regulated |
---|---|---|---|---|---|
TFPI2 | 组织因子途径抑制物2 Tissue factor pathway inhibitor 2 | Endo | 2 | 39.01 | up |
TMSB4X | 胸腺素β4X Thymosin beta 4, X-linked | FS | 1 | 3765.66 | down |
C1H12ORF57 | 1号染色体开放阅读框人类C12orf57 Chromosome 1 open reading frame, human C12orf57 | FS | 1 | 32.85 | up |
MRPS12 | 线粒体核糖体蛋白S12 Mitochondrial ribosomal protein S12 | FS | 32 | 29.37 | up |
NFASC | 神经束蛋白 Neurofascin | Gona | 26 | 398.44 | down |
RLN3 | 松弛素3 Relaxin 3 | Gona | Z | 3.9 | down |
TESC | 钙结合蛋白 Tescalcin | Gona | 15 | 350.5 | down |
NDUFB2 | NADH: 泛醌氧化还原酶B2亚基 NADH: ubiquinone oxidoreductase subunit B2 | Gona | 1 | 157.41 | up |
BTG2 | 抗增殖因子2 BTG anti-proliferation factor 2 | Lac | 26 | 234.04 | up |
DUSP1 | 双特异性磷酸酶1 Dual specificity phosphatase 1 | Lac | 13 | 51.76 | up |
EGR1 | 早期生长反应1 Early growth response 1 | Lac | 13 | 120.79 | up |
GPX1 | 谷胱甘肽过氧化物酶1 Glutathione peroxidase 1 | RBC | 12 | 117.38 | up |
CHGB | 嗜铬粒蛋白B Chromogranin B | Thy | 3 | 2338.41 | up |
DIO2 | 去碘酶,碘甲状腺原氨酸II型 Deiodinase, iodothyronine type II | Thy | 5 | 134.46 | up |
SPCS3 | 信号肽酶复合体亚基3 Signal peptidase complex subunit 3 | WBC | 4 | 80.44 | up |
表8
睾丸性状相关转录本分析"
转录本编号 Transcript ID | 对应基因名 Gene name | 基因描述 Gene description | 细胞类型 Cell type | 染色体号 Chromosome No. | 平均CPM值 The mean CPM | 表达量上/下调 Up/down regulated |
---|---|---|---|---|---|---|
ONT.1176.4 | NDUFB2 | NADH: 泛醌氧化还原酶B2亚基 NADH: ubiquinone oxidoreductase subunit B2 | Gona | 1 | 95.7 | 上调Up |
XM_015298904.2 | NFASC | 神经束蛋白 Neurofascin | Gona | 26 | 1.4 | 下调Down |
XM_025155510.1 | TESC | 钙结合蛋白 Tescalcin | Gona | 15 | 149.8 | 下调Down |
ONT.20974.4 | FSHB | 促卵泡激素亚基 Follicle stimulating hormone beta subunit | Gona | 5 | 111.4 | 下调Down |
ONT.34028.6 | ACTB | β-肌动蛋白 Actin, beta | Lac | 14 | 7.2 | 上调Up |
XM_015294201.2 | HAGH | 羟酰谷胱甘肽水解酶 Hydroxyacylglutathione hydrolase | RBC | 14 | 1.5 | 上调Up |
表9
基因或转录本与睾丸性状相关性分析"
基因名/转录本编号 Gene name/ transcript ID | 屠宰重 Body weight | 左睾丸重 Left testis weight | 右睾丸重 Right testis weight | 睾丸总重 Total testis weight | 左睾丸率 Left testis percentage | 右睾丸率 Right testis percentage | 总睾丸率 Total testis percentage |
---|---|---|---|---|---|---|---|
NFASC | 0.6 | 0.94** | 0.94** | 0.94** | 0.94** | 0.89* | 0.94** |
RLN3 | 0.7 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.83* | 0.8 |
TESC | 0.5 | 0.83* | 1.0** | 0.83* | 0.89* | 0.94** | 0.89* |
TMSB4X | 0.4 | 0.89* | 0.89* | 0.89* | 1.0** | 0.94** | 1.0** |
CHGB | -0.6 | -0.8 | -0.94** | -0.8 | -0.8 | -.083* | -0.8 |
C1H12ORF57 | -0.7 | -0.829* | -0.7 | -0.83* | -0.7 | -0.6 | -0.7 |
EGR1 | -0.6 | -0.8 | -0.94** | -0.8 | -0.8 | -0.83* | -0.8 |
GPX1 | -0.7 | -0.83* | -0.7 | -0.83* | -0.7 | -0.6 | -0.7 |
TFPI2 | -0.94** | -0.89* | -0.7 | -0.89* | -0.7 | -0.6 | -0.7 |
ONT.1176.4 | -0.4 | -0.7 | -0.7 | -0.7 | -0.83* | -0.8 | -0.83* |
XM_015298904.2 | 0.4 | 0.6 | 0.81* | 0.6 | 0.8 | 0.81* | 0.8 |
XM_025155510.1 | 0.8 | 1.0** | 0.83* | 1.0** | 0.89* | 0.8 | 0.89* |
ONT.20974.4 | 0.83* | 0.83* | 0.83* | 0.83* | 0.7 | 0.8 | 0.7 |
HSP90AA1 | 0.79 | 0.84* | 0.75 | 0.81 | 0.82* | 0.7 | 0.77 |
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doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.15.015 |
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