BMP5信号通路在淮南麻黄鸡颗粒细胞分化中的表达定位与作用机理研究

Bone morphogenetic protein 5 belongs to bone morphogenetic protein superfamily, which plays important roles in the biological processes of follicular development, granulosa cell proliferation, differentiation and apoptosis. It has been demonstrated that BMP5 has the potential regulatory roles in ovarian development through steroidogenesis and cell proliferation. Therefore, hierarchical follicular cells and granule cells in Huainan Partridge chicken were isolated to investigate the expression and histological localization of related components of the BMP5 signaling pathway by real time PCR, western blot and histochemstry. Furthermore, we will establish prehierarchical follicular granulosa cell differentiation model to study molecular mechanism of BMP5 signaling pathway in granulosa cell differentiation in hen using addition of exogenous BMP5 antagonists, RNA interference, transcriptome sequencing technology, hormone determination, real time PCR, western blot, histochemstry and immunofluorescence. Our studies are expected to provide a scientific basis for improvement of laying rate of local chicken breeds.

骨形态发生蛋白5属于骨形态发生蛋白家族成员，后者在调控动物卵泡发育、颗粒细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程发挥极其重要作用。早期研究表明BMP5对动物卵巢发育具有潜在调控作用，其作用机理可能涉及类固醇生成、细胞增殖等事件。因此，本项目拟分离淮南麻黄鸡不同等级卵泡细胞和颗粒细胞，采用实时荧光定量PCR、western blot和免疫组织化学方法检测BMP5信号通路成员在卵泡细胞和颗粒细胞中的表达变化和组织学定位；同时建立等级前卵泡颗粒细胞分化模型，并通过添加外源BMP5拮抗剂、RNA干扰、转录组测序技术、激素测定、实时荧光定量PCR、western blot、免疫组织化学方法和免疫荧光等方法以研究BMP5在颗粒细胞分化过程中的分子机制，为提高地方品种鸡产蛋性能提供科学根据。

长期以来，地方品种鸡在我国蛋禽业发展中起着举足轻重的作用，但由于其产蛋性能较低，产蛋高峰期持续时间短，也严重制约了我国蛋禽业的生产水平。研究已表明BMP5对动物卵泡发育具有重要调控作用，涉及颗粒细胞增殖、类固醇激素生成等途径，结合申请人前期工作推测BMP5通过SMAD信号调控家禽卵泡生长发育，但具体机制仍需探索。围绕项目研究目标和研究内容，本项目研究了Bmp5和Bmp15基因在不同周龄母鸡卵巢和不同等级卵泡细胞中的动态表达，并开展了基因的多态性及其与生产性能的相关分析研究，同时探究了高、低产蛋性能蛋鸡性能差异的原因及其分子调控机制，为提高地方鸡生产性能提供科学根据。项目的研究结论包括：1）Bmp5和Bmp15基因在母鸡卵巢不同等级卵泡中的表达水平存在差异，其中Bmp5基因在LYW中的表达水平显著高于SWF和AF，同时发现Bmp5基因在LWF中的表达水平显著高于AF。Bmp15基因在SWF卵泡中的表达水平显著高于LWF和LYW。2）BMP15基因第一外显子存在错义突变（G397A），该位点突变对母鸡体重有显著影响。3）高产蛋组和低产蛋组显著差异表达基因（DEGs）总数为515个，其中238个基因显著上调，277个基因显著下调。GO结果显示DEGs主要富集在cellular process、single-organism process、cell、cell part、binding等，KEGG结果显示DEGs主要富集在Cytokine-cytokine receptor interaction、Metabolic pathways、Cell adhesion molecules (CAMs)、Neuroactive ligand-receptor interaction、Regulation of actin cytoskeleton等。本项目初步明确了Bmp5和Bmp15基因在不同周龄淮南麻黄鸡卵巢和不同等级卵泡细胞中的动态表达规律，阐明了鸡群体遗传多态性的机制，解析了与鸡产蛋性能相关的候选基因，为提高地方鸡生产性能和分子标记辅助选择提供了参考。