长江三角洲白山羊优质笔料毛性状关键候选基因的筛选及其功能和调控的研究

Yangtze River Delta white goat is the unique goat breed producing high quality brush hair (namely, Type III hair ) across the world. However, the molecular mechanism of the formation of high quality brush hair is still not clarified till now. Previously, the applicant used methods of mRNA differentially display, differential proteomic analysis and transcriptomic sequencing and succeed in screening certain candidate genes for high quality brush hair. In this program, methods of bioinformatics, qRT-PCR and Western Blotting would be used to select and verify these screened candidate genes, and determine some key candidate genes related with high quality brush hair trait based on the verified result. Use the technology of prediction of binding sites of transcription factors, transcription regulation analysis, methylation detection within promoters, and miRNA regulation analysis of the key candidate genes, the regulatory mode and path of these key genes would be explored. Meanwhile, using the method of RNAi and overexpression and by analyzing the change of certain properties of goat skin hair follicle cells, and by constructing transcription regulation network of skin follicle under the function of key genes, the functions of these key genes were then explored. All these results would be used to further iterate the molecular mechanism of the formation of high quality brush hair via the functions, regulatory networks and functional mechanisms, which would provide a valuable reference for molecular selection of high quality brush hair within Yangtze River Delta white goat breed.

长江三角洲白山羊是世界上唯一能生产优质笔料毛（三类毛）的独特品种，然而有关优质笔料毛性状形成的分子机理，目前尚未明确。申请者前期利用mRNA差异显示、蛋白质组差异分析、转录组测序等方法，已成功筛选了与优质笔料毛性状相关的候选基因。本课题拟通过生物信息学、qRT-PCR和Western Blot等方法对候选基因进行筛选和验证，根据验证结果确定与优质笔料毛性状相关的关键基因。通过关键基因转录因子结合位点预测、转录调控分析、启动子甲基化检测、miRNA调控分析等方法，研究关键基因调控的方式和途径。同时，利用RNAi或过表达方法，通过分析山羊皮肤毛囊细胞有关特征的变化，以及构建关键基因作用下的皮肤毛囊转录调控网络，研究关键基因的功能。上述研究所得结果，可以从关键基因的功能、调控网络、以及作用机制等方面进一步阐明优质笔料毛性状形成的分子机理，也可为优质笔料毛型长江三角洲白山羊的分子选育提供科学参考。

长江三角洲白山羊是世界上唯一能生产优质笔料毛（三类毛）的独特品种。本项目旨在对优质笔料毛性状形成的关键候选基因进行筛选，并对关键基因的功能和调控机制进行研究。本研究通过转录组学和蛋白组学的生物信息学分析并经验证，确定了CMTM3、DUSP6和MAP3K1等为优质笔料毛性状形成的关键基因。利用本研究成功构建的长江三角洲白山羊皮肤毛囊干细胞系，对上述关键基因在毛囊干细胞中进行过表达/干扰处理，结合已筛选确定的对毛发生长有重要作用的MAPK信号代谢通路，对MAPK信号通路中的IGF-I、EGF、bFGF等10个基因的表达水平，DUSP6、MAP3K1、DUSP1等6个蛋白的表达水平，以及对毛囊干细胞增殖等方面的影响，对关键基因的功能进行了研究。同时，对相关关键基因经过表达/干扰处理后进行转录组测序，通过比较各处理组之间差异表达的基因进一步筛选和验证关键基因，并进一步确定关键基因所参与的信号调节通路，从而进一步说明了关键基因对毛囊干细胞的作用，以及对优质笔料毛性状形成所起的作用。综合研究结果表明，上述关键基因在优质笔料毛性状形成过程中具有重要的调控作用。同时，本研究中通过关键基因启动子甲基化分析、转录因子结合位点分析、miRNA与关键基因的靶向关系分析和验证等方法，研究了关键基因调控的方式和途径。本研究获得的结果，初步阐明了关键基因在长江三角洲白山羊优质笔料毛性状形成过程中的作用和调控机理，并为今后进一步构建和完善优质笔料毛性状形成的分子调控网络方面的研究奠定了坚实的基础。同时，为生产中长江三角洲白山羊（料毛型）的分子选育实践提供了理论依据。