鸽肌纤维发育相关基因表达及胸肌和肝脏转录组分析

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骨骼肌的生成是一个级联的发育过程,肌肉生长抑制素(Myostatin,MSTN)和生肌调节因子家族(Myogenic regulatory factors,MRFs)在肌肉发育过程中均起着重要的作用。MSTN是骨骼肌生长的负调控因子,MRFs家族的Myf5和MyoG分别参与成肌细胞的增殖和分化。研究MSTN、Myf5和MyoG基因的表达模式有助于了解家鸽肌肉生长发育的调控机制。在本研究中,我们使用荧光定量PCR方法构建了家鸽8个组织中MSTN基因的组织表达谱和胸肌中MSTN、Myf5和MyoG基因的时空表达谱。采用石蜡切片法观察了鸽出壳后1日龄、7日龄、14日龄、21日龄、28日龄胸肌肌纤维的变化,分析胸肌肌纤维直径、横截面积、密度与MSTN表达量的相关性。结果表明,MSTN基因主要表达于胸肌、心脏、脾脏和肾脏,在肝脏和肺中几乎不表达。其中胸肌组织MSTN基因的表达水平明显高于其他组织(P<0.05),并且MSTN基因表达水平在鸽出壳后的第1周呈下降趋势,随后随着日龄的增长逐渐上升。同时,在出壳后的第一周,Myf5表达的下调和MyoG表达的上调伴随着MSTN转录水平的降低。石蜡切片分析结果显示,胸肌肌纤维直径和横截面积随日龄的增长而显著增加(P<0.05),MSTN基因表达水平与肌纤维直径呈显著正相关(P<0.05)。提高肌肉生长率和改善肉质是家鸽育种的重要目标。了解胸肌和肝脏中特定转录本的作用可能有助于阐明肌肉生长和脂质代谢相关的生物学过程。本研究通过RNA测序比较鸽子5个发育时期(出壳后0、1、2、3、4周)胸肌和肝脏组织的转录组,通过GO注释和KEGG通路富集分析,识别与肌肉生长和脂质代谢相关的候选基因。结果发现,在胸肌中鉴定了3142个差异表达基因,在肝脏中共获得1323个差异表达基因。通过GO注释和KEGG通路分析,发现了许多差异表达基因主要涉及ATP代谢过程、细胞周期过程、线粒体内膜、微管结合、氢离子跨膜转运蛋白活性、ATP结合等GO过程和氧化磷酸化、柠檬酸循环、糖酵解/糖异生、氨基酸生物合成、胰岛素信号通路、ECM受体相互作用、细胞周期、脂肪酸降解、p53信号通路、不饱和脂肪酸的生物合成途径等通路,鉴定了一些与鸽肌肉生长和脂质代谢相关的候选基因如ATP5B、PPP1R3B、ACOX3等。通过荧光定量PCR分析8个比较组文库的16个基因(每组2个基因)的表达进行数据验证,发现qPCR结果同测序得到的基因表达模式一致,表明测序数据可靠。本研究结果有助于进一步了解肌纤维的生长发育规律以及MSTN、MyoG、Myf5基因在鸽子肌纤维发育中的作用,并且可为进一步研究肉鸽肌肉生长及脂质代谢机制奠定基础,为提高肉鸽肌肉生长速率及肉质品质提供分子途径。
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