不同年龄段牦牛瘤胃组织形态学与转录组研究

旨在比较不同年龄牦牛瘤胃组织形态、转录组表达谱的变化,挖掘影响牦牛瘤胃发育的关键基因和信号通路,为进一步探讨牦牛瘤胃发育机制提供理论基础.本研究选取非反刍阶段(1日龄与20日龄)、过渡阶段(60日龄)和反刍阶段(15月龄与3岁龄)的健康牦牛作为研究对象,共5个年龄组,每组3个样本.测量样本的体重与瘤胃重量;采集瘤胃组织样品,切片观察组织形态,并统计肌层厚度、乳头高度与宽度;提取瘤胃组织总RNA进行测序,并以1日龄为对照进行转录组分析.选取差异表达基因进行荧光定量试验,关联其与转录组数据的表达趋势.组织形态学分析结果显示,1日龄至3岁的牦牛瘤胃肌层与乳头形态有极大程度的发育与分化,15月龄和3岁牦牛瘤胃重量与指数显著增加(P＜0.05);从20日龄开始,瘤胃的肌层厚度随着日龄的增加显著增加(P＜0.05);20日龄后,瘤胃乳头高度和宽度随着日龄增加而显著增加(P＜0.05).转录组分析结果显示,20日龄组DEGs富集到胆固醇合成、丁酸代谢和PPAR信号通路等与VFA代谢相关的通路,富集到与免疫相关的免疫反应生物过程和Th17细胞分化通路,富集到与瘤胃上皮细胞异源物代谢相关的细胞色素P450外源性物质的代谢途径;60日龄组DEGs富集到脂肪酸代谢、丙酸代谢通路和丙酮酸代谢通路等与VFA代谢相关的通路,富集到与VFA吸收相关的矿物质吸收通路;15月龄与3岁组DEGs富集到维持瘤胃上皮的完整性和屏障功能的ECM受体相互作用途径.从富集通路中发现,HMGCS2、SLC26A3、PPARG、PPARD和CCL5等基因是与瘤胃营养吸收、代谢和免疫相关的候选基因.荧光定量结果显示,挑选的差异表达基因的表达与转录组测序结果一致.上述结果表明,牦牛瘤胃形态结构发育较早,20日龄是其发育的重要临界点;牦牛瘤胃肌层发育比瘤胃乳头更早,肌层厚度从20日龄时快速增加,瘤胃乳头从20日龄后快速发育;20日龄瘤胃开始VFA代谢,促进瘤胃快速健康的发育.