关于广西麻鸡肌肉组织中表达差异基因筛选
2022-07-16卢晟盛杨丽丽李添宝江明生通信作者
陈 婷,卢晟盛,杨丽丽,李添宝,张 敏,江明生通信作者
(1.广西大学动物科技学院,广西 南宁 530004;2.广西大学农牧产业发展研究院,广西 南宁 530004)
0 引言
广西麻鸡是广西优秀地方品种,是经过不断选育而成的一种优质型肉鸡,有体型适中、耐粗饲、生活力强和肉质鲜美等特点,是研究广西地方鸡种较好的素材[1]。在广西地方品种鸡中,广西麻鸡的活重、屠体重、半净膛重和全净膛重优于三黄鸡和东兰乌鸡[2]。RNA-seq 是转录组学测序分析技术,并且广泛应用于畜禽性状标记基因的挖掘和育种。关于对鸡的转录组研究中,已有相关学者研究黄山黑鸡[3]、臧鸡[4]、静原鸡[5]和静海黄鸡[6]等肌肉转录组,但对广西麻鸡胸肌和腿肌的转录组学的研究尚未报道。
本研究通过 RNA-Seq技术对广西麻鸡胸肌和腿肌组织进行转录组测序,对差异表达基因筛选与功能注释,分析其转录本表达,寻找差异表达基因及信号通路,为下一步广西麻鸡的品种改良提供参考依据和技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验鸡群广西南宁良庆区农利来种禽有限公司饲养,120日龄屠宰,采集3只,颈动脉放血,采集胸肌和腿肌组织,投入液氮中后,放-80℃保存备用。
1.2 RNA提取
用TRIzol试剂盒提取RNA,经检测,浓度>50 ng/μL,RIN值>7.0,OD260/280>1.8,total RNA>1 μg满足后续实验。
1.3 文库构建和illumina测序
样本RNA经过质量检测合格后,形成片段大小为300±50 bp的文库,使用illumina NovaseqTM6 000测序。
1.4 测序数据质控及基因组对比
用Cutadapt过滤掉不合格的序列后得到有效数据,使用Hisat2对预处理后的有效数据(Valid Data)进行参考基因组比对。
1.5 差异表达基因筛选
用R包DESeq2对样本之间进行差异表达分析,差异基因通过筛选阈值|log2FC|≥2且错误发现率≤0.05,以P<0.05为标准筛选差异表达基因。
1.6 差异表达基因的GO和KEGG分析
为了进一步分析肌肉组织中基因的功能,将筛选出的基因进行GO(http://www.geneontology.org/)富集分析和用KEGG(http://www.genome.jp/kegg/)数据库筛选基因显著富集的GO和KEGG通路。
1.7 关于生长性状候选基因的筛选
主要对GO和KEGG通路差异性(P<0.05)信息进行表达差异基因的筛选,可以获取肌肉组织中差异表达基因的信息,通过文献综述,然后对PubMed检索和对根据测序结果筛选候选基因。
2 结果
2.1 测序数据质控及基因组比对统计
在本试验中,从数据统计结果上得出广西麻鸡胸肌、腿肌样本的数据量都在46 670 002~50 736 226Total reads 范围内;Q20的含量均在99.90%以上,Q30的含量均在 97.36%以上;所有样品中G+C含量集中分布在49.50%~50.50%,测序质量数据统计如表1所示。综上所述,测序数据的质量较好,满足后续试验要求。
表1 测序质量数据统计
2.2 差异表达基因的筛选
对120日龄广西麻鸡胸肌和腿肌的转录本发现1 953个表达差异基因,其中上调基因1 415个,下调基因538个,表达差异基因的火山图如图1所示。
图1 广西麻鸡肌肉组织表达差异基因的火山图
2.3 GO功能富集分析
GO条目分别描述了基因的分子功能(molecular function,mf)、细胞组分(cellular component,cc)、参与的生物学过程(biological process,bp)。对转录组文本中GO富集的条目统计,GO条目有754个,广西麻鸡肌肉组织大部分条目聚集在生物过程中。
2.4 KEGG富集分析
富集分析以P<0.05为条件,有34个KEGG富集通路,对前20个通路绘制的气泡图如图2所示,气泡越大表示富集的基因越多,经对文献查找和其他研究者对比发现,MAPK信号通路、粘着斑、PPAR信号通路和心肌细胞的肾上腺素能信号可能是参与整个生长发育时期的重要通路。
图2 KEGG富集分析气泡图
2.5 关键候选差异基因的筛选
对比120日龄基转录文本中因基因表达谱,在显著富集GO条目及KEGG通路上差异基因和PubMed的查找,发现FHL、RBP7、MYBPC1、MUSTN1、GPAM、TGF-β 3、MY01C、IGF2和ADAM12差异极显著(P<0.05),能作为广西麻鸡生长性状的候选基因,进一步研究需要功能验证确定其调控机制。
3 结论
通过RNA-Seq技术对广西麻鸡胸肌和腿肌组织中差异表达基因进行筛选,120日龄肌肉组织中有1 953个表达差异基因,其中上调基因1 415个,下调基因538个。MAPK信号通路、粘着斑、PPAR信号通路和心肌细胞的肾上腺素能信号通路等,FHL、RBP7、MYBPC1、MUSTN1、TGF-β 3、MY01C、IGF2和ADAM12可能是对肌肉发育的重要信号通路和候选基因。