关键词:
猪
胚胎期
肌肉发育
RNA-seq
iTRAQ
PRM
摘要:
肌肉生长是猪生产中的重要经济性状,是一个受多基因调控的数量性状,快速生长型的猪种深受养殖者的青睐,因此对猪肉产量和肉品质的研究一直是我国畜牧学者研究的重点。本研究选择具有慢生长、体型偏小的藏猪(TP);慢生长、体型中等的乌金猪(WJ);快生长、体型正常的大约克猪(LW)作为试验对象,利用转录组RNA-seq和蛋白质组iTRAQ技术对猪胚胎60日龄的背最长肌进行分析,鉴定与猪生长性状相关的差异基因,并利用PRM技术对差异基因进行蛋白水平的验证,旨在通过胚胎时期肌肉生长发育的差异阐明对出生后猪生长性状的影响。三个品种猪胚胎60日龄的背最长肌组织RNA-seq得到38.7-50.1G clean reads,检测到19626个基因在背最长肌组织表达,其中三个品种共表达阳性基因14660个,通过计算所有基因的FPKM值后,以|log2FoldChange|>1和9<0.01作为差异表达基因(DEGs)的筛选标准,我们分别在TP *** 组得到 5115 个 DEGs,TP *** 组 4274 个 DEGs,WJ *** 组 260 个 DEGs,结合藏猪、乌金猪、大约克猪出生后的生长特点,确定了 TP ***组和TP ***组交集的3626个基因作为本研究中重点关注基因,并初步筛选出15个可能与猪肌肉生长发育相关的基因。利用iTRAQ蛋白测序技术进行蛋白表达水平差异蛋白的筛选,共得到12230个肽段及对应的2474个蛋白。以FoldChange>1.5或<0.67作为差异表达蛋白(DEPs)的筛选标准,在TP ***组得到 939 个 DEPs,TP *** 组 981 个 DEPs,WJ *** 组 119 个 DEPs。其中 TP 与 LW 和WJ共同的735个DEPs作为本研究中重点关注的蛋白,初步筛选了 SYNE2、TRMT10C、GTPBP8、EDEM3、ATP8、PHF1、RIF1、APM1、PDLIM3、GPR84、NR0B1、GPT2、TPTE2 等 12 个基因可能与猪肌肉生长发育性状有关,这些基因主要参与细胞的增殖与分化、Ca2+代谢通路、肌纤维和肌原纤维的形成、氨基酸代谢、氧化磷酸化等通路。通过RNA-seq和iTRAQ数据的联合分析,我们发现RNA-seq分析中得到的差异基因与iTRAQ分析中得到的差异蛋白之间呈正相关(Person相关系数0.7-0.71)。mRNA水平和蛋白质水平表达量趋势一致的基因有209个。这些基因主要与钙离子通路、细胞增殖和凋亡、肌原纤维的发育、肌肉细胞分化、肌内胶原含量、成纤维细胞生长的调节有关。其中LDB3、PDLIM5、NR1D2、ROCK2、NDRG2、POSTN、FSCN1、COL3A1、CRYAB、ANKRD2、MAPK12、LOC100627626和LOC100523824等13个基因,可以作为产前成肌细胞增殖和肌肉形成有关的重要候选基因。采用通过PRM技术验证的24个差异基因中,其表达趋势完全与RNA-seq、iTRAQ—致,进一步证明了数据的可靠性、可信性。本研究整合RNA-seq和iTRAQ数据进行分析,并利用PRM技术进行验证,筛选出了影响猪肌肉生长发育的差异基因和差异蛋白。MYL1、DOLIM5、CKM、AC4DM、TCAP、PGAM2、LYGM、PGM1、MTFP和CKMT2等10个差异表达基因对猪骨骼肌的生长发育以及出生后的产肉性能具有抑制作用。MYL4、COL3A 和STMN1等3个差异表达基因和差异表达蛋白能促进骨骼肌的快速生长和发育。为下一步深入理解肌肉发育的分子机理提供新的切入点,为出生后猪生长性状候选基因的筛选与鉴定提供了宝贵数据。