布莱凯特黑牛大、小睾丸转录组分析及繁殖相关基因筛选

作     者：王秀源 刘瑞莉 韩明轩 张文琦 陈振鹏 梅艳芳 苗秀萍 肖超柱 张任政 董雅娟 柏学进 WANG Xiu-Yuan;LIU Rui-Li;HAN Ming-Xuan;ZHANG Wen-Qi;CHEN Zhen-Peng;MEI Yan-Fang;MIAO Xiu-Ping;XIAO Chao-Zhu;Zhang Ren-Zheng;DONG Ya-Juan;BAI Xue-Jin

作者机构：青岛农业大学动物科技学院 黑牛种业技术创新中心 山东兆福牧业科技有限公司 

出 版 物：《农业生物技术学报》 (Journal of Agricultural Biotechnology)

年 卷 期：2024年第32卷第8期

页      面：1821-1835页

核心收录：

学科分类：0905[农学-畜牧学] 09[农学] 090501[农学-动物遗传育种与繁殖] 

基　　金：山东省现代化农业产业技术体系牛产业创新团队(6682216030) 黑牛种业基金(6602422011) 

主　　题：牛 睾丸大小 生殖 转录组 丝裂原激活蛋白激酶4 (MAP4K4) 

摘      要：哺乳动物睾丸大小与精液品质及精子数量显著相关，根据成年时期的睾丸大小能够推测雄性繁殖力。为挖掘睾丸大小影响公牛繁殖力的关键候选基因，本研究采集12月龄布莱凯特黑牛(Bos taurus)外周血和睾丸，依据睾丸重量、长径和短径分为大睾丸和小睾丸2组，进行激素测定、睾丸组织学观察和转录组测序，以|log2Fold Change|≥1和P-value≤0.01为阈值筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)，并对其进行基因本体论(Gene Ontology, GO)和KEGG富集分析；使用克隆、q PCR、Western blot和免疫组化方法对候选基因进行检测与定位。结果显示，大睾丸中间质细胞更多，生精小管发育更好；生殖激素睾酮和雌二醇浓度在大睾丸组中显著高于小睾丸组(P0.05)。转录组结果显示，大、小睾丸中共有1 006个DEGs，在小睾丸中297个基因表达上调，709个基因表达下调。功能分析显示，DEGs富集于cAMP和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路，并在繁殖和发育过程中起作用；共筛选到双特异性蛋白磷酸酶4 (dual specificity phosphatase 4, DUSP4)、70 kD热休克蛋白1样蛋白(heat shock 70 kD protein 1-like, HSPA1L)和丝裂原激活蛋白激酶4 (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase 4, MAP4K4)等9个繁殖相关候选基因。对MAP4K4基因及其蛋白进一步研究发现其在大睾丸中的表达量显著低于在小睾丸中(P0.05)。免疫组化(immunohistochemistry, IHC)结果发现，MAP4K4蛋白在精子细胞和精母细胞的细胞质中高表达。抑制MAP4K4表达可能促进精母细胞增殖并有利于精子细胞存活。本研究可为深入了解牛睾丸大小与生殖功能的关系提供参考。