多浪羊初情期启动相关基因筛选及功能分析

Late puberty is the main limiting factor for the low productivity of Xinjiang local sheep breed，so shortening the puberty age of the local sheep breeds becomes the urgent problem to be solved in the development of Xinjiang sheep. However,the major genes and molecular mechanism for ovine puberty onset have not been explained clearly. This project takes Duolang sheep as the research project，because Duolang sheep are the typically early-pubertal in Xinjiang.The hormone concentration between the three development stages（prepubertal pubertal and postpubertal stages ) of Duolang sheep will be compared.By transcriptome sequencing technology (RNA-seq), the differentially expressed genes in hypothalamus will be screened in the three developmental stages of Duolang sheep，and then the difference expressed genes will be analyzed by bioinformatics. The genes, which are categorized into reproduction or development clusters, will be selected as candidate genes, and their biological functions will be further analyzed at cellular level by over-expression of genes.The relationship between the genetic variation of key genes and the age of puberty onset in Xinjiang sheep will be analyzed.This study will provide a new approach for revealing mechanism of puberty onset in sheep, and provide a theoretical basis for breeding of early-pubertal sheep by molecular techniques, at the same time, it is also beneficial to the protection, development and utilization of the fine genetic resources of Xinjiang local sheep.

初情期晚是新疆地方绵羊品种生产效率低下的主要限制因素,缩短初情期年龄是新疆地方绵羊品种发展中迫切需要解决的问题，然而目前绵羊初情期启动主效基因和分子调控机制尚不明确。本项目以新疆典型的早熟品种-多浪羊为试验材料，分析初情期前、初情期、初情期后三个时期间血液生殖激素浓度的差异；利用RNA-seq技术筛选三个时期间下丘脑组织差异表达基因，并进行生物信息学分析，选择基因功能聚类为繁殖性状或发育相关类别的基因为候选基因；利用过表达等技术在细胞水平上揭示候选基因的生物学功能；分析关键候选基因的遗传变异与新疆不同地方绵羊品种初情期日龄的关系。本研究可为揭示绵羊初情期启动机制提供新的研究途径，为通过分子手段选育初情期早的新疆绵羊品种提供理论依据，同时也有利于新疆地方绵羊优良遗传资源的保护、开发和利用。

初情期晚是新疆地方绵羊品种生产效率低下的主要限制因素，缩短初情期年龄是新疆地方绵羊品种中迫切需要解决的问题，然而目前绵羊初情期启动主效基因和分子调控机制尚不明确。本项目以新疆典型的早熟品种-多浪羊为试验材料，利用RNA-seq技术筛选下丘脑初情期关键基因，分析关键候选基因的遗传变异与不同新疆地方绵羊品种初情期日龄的关系。主要结果如下：.（1）探明了生殖激素在初情期启动过程中的变化规律。用公羊试情等方法对多浪羊与和田羊初情期年龄进行了鉴定,利用放射免疫分析技术对这2种绵羊2月龄、3月龄、初情期前、初情期、初情期后血清4种生殖激素( E2，FSH，LH and P4 )的变化规律进行测定；结果显示多浪羊达到初情期的年龄约在4- 5月龄之间，和田羊达到初情期的年龄约在9-10月龄。在幼年期至初情期的过程中，2种绵羊4种生殖激素变化趋势相似。2月龄时，多浪羊血清E2、FSH、P4浓度显著高于和田羊（P< 0.05）；3月龄时，多浪羊（初情期前）血清E2、FSH、P4浓度显著高于和田羊 （P< 0.05）。多浪羊初情期早期FSH浓度显著高于和田羊（P< 0.05）；多浪羊初情期中期E2、FSH浓度显著高于和田羊（P< 0.05）,初情期后期血清 P4 浓度显著高于和田羊（P<0.05）。由上述结果可知，高水平的E2、FSH、P4可能在多浪羊初情期启动中具有重要作用，或者与多浪羊的高繁殖力相关。.（2）高通量测序筛选获得了绵羊初情期启动相关的候选基因，并进行了生物信息学分析，差异表达的基因主要富集在到雌激素信号通路、类固醇生物合成信号通路、催产素信号通路、孕激素介导的卵母细胞成熟等信号通路。.（3）筛选验证获得了绵羊初情期的分子标记，POMC、CRH、MB等基因在下丘脑等繁殖组织中均表达，在初情期前后不同阶段有差异表达。CRH、POMC基因3种基因型及基因频率在初情期早的多浪羊、策勒黑羊与初情期晚的和田羊之间差异显著。. 本研究结果为通过分子手段选育初情期早的新疆绵羊品种提供了理论依据和候选基因，有利于新疆地方绵羊优良遗传资源的保护、开发和利用。