鸡脾脏SRBC免疫应答相关基因的鉴定与分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sadlyiwas
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抗病性是家禽生产的重要经济性状。SRBC抗体滴度是评价鸡体液免疫应答能力的重要免疫指标。为了筛选与抗病性状紧密相关的分子标记或功能基因,揭示抗病性状的遗传机制、培育高抗病力的新品种新品系,本研究以42日龄北京油鸡、太行鸡和来航鸡为试验对象,采用PCR产物直接测序和第二代Solexa测序等技术,从生化水平、组织水平、转录组和miRNA水平对不同品种鸡脾脏SRBC免疫差异应答的遗传机制进行深入研究。主要研究结果如下:  (1)在42、49和56日龄,北京油鸡、太行鸡的SRBC抗体滴度显著高于来航鸡。这三个品种鸡的脾脏、法氏囊和胸腺等免疫器官的发育程度与组织结构存在一定差异。除PALS厚度外,SRBC免疫组脾脏各项指标比对照组显著增加。来航鸡SRBC免疫组的法氏囊皮质厚度比对照组显著增加,来航鸡的变化与之相反,北京油鸡变化不明显。与对照组相比,来航鸡免疫组胸腺皮/髓质面积比值显著降低;北京油鸡免疫组胸腺皮质厚度较对照组显著降低。  (2)三个品种鸡SRBC免疫组与对照组的脾脏文库共注释到13,677个已知基因。在北京油鸡、太行鸡和来航鸡中分别筛选到225个、309个和277个差异表达基因,这些差异表达基因可富集在TLR、B细胞受体、细胞黏附分子、抗原加工与提呈和肠道生成IgA的免疫网络等信号通路。对三个对照组两两比较(LH-BY、LH-TH和BY-TH)分别得到757个、751个和388个差异表达基因,它们富集在B细胞受体、吞噬体和细胞因子受体互作等通路。研究发现了RAG2、FOS、MHC B-LBⅢ、TLR4、CD44、IL1B、IFNG、SOCS1、IL6和IRG1等与SRBC免疫应答和脾脏组织结构差异相关的候选基因。  (3)对RNA-Seq测序个体进行Small RNA测序,在北京油鸡、太行鸡和来航鸡中分别筛选到39个、41个和26个差异表达miRNAs,对差异表达miRNAs预测靶基因生物信息分析结果显示,它们富集在B细胞受体、吞噬体、T细胞受体、淋巴细胞跨上皮迁移、TLR受体等信号通路。对三个对照组进行两两比较(LH-BY、LH-TH和BY-TH),分别得到35、48和34个差异表达miRNAs,其预测靶基因富集在B细胞受体、吞噬体、Notch信号、Wnt信号和TLR受体等信号通路。  (4)对mRNA-miRNA整合分析,构建了SRBC免疫组与对照组差异表达基因和差异表达miRNA互作网络,共鉴定出49个差异表达miRNA与566个差异表达mRNA,它们主要富集在病毒反应、蛋白质折叠、单核细胞趋化性和淋巴细胞激活以及细胞黏附、细胞因子互作和肠道免疫网络IgA生产等生物学通路中。其中,miR-301b-3p、miR-122-3p靶向IL1B基因以及let-7a-3p、let-7k-3p、miR-1728-5p靶向CXCR4基因富集到细胞因子互作通路。miR-128-2-5p、miR-3533靶向IL-6基因以及miR-34a-3p靶向TACI基因富集到肠道免疫网络IgA生产通路,这些重要节点是否在鸡对SRBC的免疫应答中发挥重要作用还需进一步验证。  (5)基于差异mRNAs/miRNAs表达谱,应用加权基因共表达网络分析,分别构建mRNAs及miRNAs共表达网络,共筛选到10个与SRBC抗体滴度关联的基因模块(包括4个miRNA模块和6个mRNA模块)。GO功能注释和KEGG富集分析表明,一些模块hub mRNAs和hub miRNAs靶基因富集到抗原加工与递呈和其他免疫相关的通路。鉴定出RAB32、LOC768350(MHC-like class I Y)、BLNK和mir-155等与SRBC相关的候选基因。  (6)在Gga-mir-1658基因种子区共鉴定4个次等位基因频率≥5%的变异位点,可组成11种单倍型,H1和H11是群体的优势单倍型。它们可影响Pre-gga-mir-1658的二级结构和自由能及其成熟体对靶基因的选择。在TLR4和IRG1的3UTR区分别检测到23个和71个变异位点,两个基因次等位基因频率≥5%的变异位点分别组成54和58种单倍型。部分变异位点可导致miRNA结合位点的增加/丢失,变异位点及其所组成的单倍型在品种间的分布存在明显的差异。  结论如下:  SRBC抗原可引起鸡的体液免疫应答反应,导致脾脏的组织结构及其miRNA和mRNA表达谱发生显著变化,这些变化在北京油鸡、太行鸡和来航鸡之间存在差异。  (1)北京油鸡、太行鸡的SRBC抗体滴度显著高于来航鸡。在SRBC刺激下,三个鸡种的脾脏组织结构变化最大、法氏囊次之、胸腺的变化最小。  (2)BCR、TLR、抗原加工与递呈、ECM受体互作、肠道免疫网络IgA分泌、细胞黏附分子和细胞因子—细胞因子受体互作等通路与不同鸡种的脾脏组织结构差异及其SRBC免疫应答差异有关。  (3)多组学数据的整合分析与WGCNA相结合是挖掘不同鸡种脾脏组织SRBC差异应答关键基因和生物学通路的有效途径。  (4)Gga-mir-1658种子区、TLR4与IRG-1基因3UTR区存在影响鸡免疫性状的候选变异位点。
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