基于Illumina测序筛选牛卵泡发育相关的上调表达基因

为研究牛卵泡发育过程中促进卵泡生长成为优势卵泡的重要调控因子及其表达模式,采集牛卵巢上的最大卵泡(8~10 mm)与第二大卵泡(5~8 mm),通过测定卵泡液中雌二醇(E2)与孕激素(P)的水平,确定优势卵泡(DF)和从属卵泡(SF)。刮取DF和SF中的颗粒细胞,提取其总RNA并建立文库,通过Illumina平台进行测序。用SOAP V2.0软件将测序获得的序列与牛参考基因组数据库进行比对,获得mRNA序列;用DESeq 2软件对获得的mRNA进行差异表达分析,并对其中表达上调的基因进行GO分析及KEGG信号通路分析;最后通过实时荧光定量PCR对筛选出的具有代表性的上调表达基因进行验证。通过测序共获得32346个基因,其中在DF颗粒细胞中表达显著上调的基因有194个。GO分析结果显示,这些表达上调的基因共分为3大类33组,其中参与生物学过程(Biological process)的基因占60.6%;与细胞组分(Cellular component)相关基因占21.2%,其中31个基因参与了细胞质功能;与分子功能(Molecular fuction)相关的基因占18.2%,其中18个基因参与金属离子结合。KEGG信号通路分析共发现4条通路,其中基因富集最为显著的是轴突导向通路。实时荧光定量PCR结果表明,细胞色素P45019A1基因(CYP19A1)在DF颗粒细胞中的相对表达量极显著高于SF(P<0.01),硫氧还蛋白结合蛋白(TXNIP)、脑表达X2(BEX2)和丝氨酸蛋白酶35(PRSS35)基因在DF颗粒细胞中的相对表达量显著高于SF(P<0.05),与Illumina测序表达趋势一致。综上,PRSS35、CYP19A1、BEX2和TXNIP在牛卵泡的发育过程中可能会起促进作用,最终引起卵泡排卵。

牛卵泡发育相关下调基因的筛选

为寻找牛卵泡颗粒细胞(GCs)凋亡的关键调控因子,阐明单胎动物卵泡闭锁调控机理,本研究对奶牛优势卵泡与从属卵泡GCs深度测序,筛选卵泡发育相关的下调基因。选取健康荷斯坦奶牛,屠宰后,分别采集卵巢上正常发育的最大卵泡(8~10 mm)与第二大卵泡(5~8mm),并结合雌激素/孕激素确定卵泡优势与否,优势卵泡(DF):E2/P>1;从属卵泡(SF)E2/P<1。分别刮取GCs,提取总RNA并建库,Illumina测序,将获得序列与牛Refseq数据库比对后,利用DESeq2软件对获得的RNA进行差异表达分析,并对其中表达下调的基因进行GO和KEGG信号通路分析,最后通过Real-time PCR对筛选出的表达下调基因进行验证。测序共获得32346个基因,其中194个在DF中表达显著上调,502个表达下调;GO分析结果显示,这些下调基因的生物学功能共分为3大类104组,其中生物学过程相关基因占61.5%,细胞组分有关基因占25.0%,分子功能相关基因占13.5%;KEGG信号通路分析,共发现5条通路,其中基因富集最为显著的是癌症通路;从下调基因中筛选出4个在牛卵泡发育过程中可能会起抑制作用的基因,QRT-PCR结果显示,PPP1R14A、QRFPR和EGR1在DF和SF中的表达趋势与深度测序结果一致,OLA1在DF和SF中的表达趋势与深度测序结果正好相反,但差异不显著。本研究筛选出的4个表达下调基因可能是牛卵泡发育过程中抑制卵泡发育的候选基因。