荷斯坦奶牛肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因共表达网络构建

作者：张志飞; 唐雪颖; 闵力; 童雄; 陈卫东; 巨向红; 李大刚^*

来源：畜牧兽医学报, 2023, 1-14.

• 荷斯坦奶牛
• 肝脏
• 泌乳
• 繁殖性能
• 加权基因共表达网络分析

旨在运用加权基因共表达网络分析技术（weighted gene co-expression network analysis， WGCNA）筛选出荷斯坦奶牛（Bos taurus）肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因。本研究采用GEO数据库中的GSE62159数据集，该数据集分别包含高繁殖力（分泌到配种的平均时间间隔为85.6 d，n=24）和低繁殖力（分泌到配种的平均时间间隔为113.8 d，n=24）健康荷斯坦母牛在妊娠后期、泌乳初期和泌乳中期的肝脏组织转录组数据，使用R语言中的WGCNA包对该数据集进行共表达分析。将所得到的模块与不同泌乳时期以及不同繁殖力进行关联分析，得到目标模块，再依据连接度选择出排名前30的基因作为枢纽基因（Hub 基因），对Hub基因进行功能富集分析，使用String网站构建出模块的蛋白互作网络（PPI），并使用Cytoscape软件筛选出Hub基因与蛋白互作分析（PPI）网络核心基因的交集，最终得到肝脏中与泌乳时期及繁殖力相关的目标基因。研究共得到14个模块，其中tan、greenyellow两个模块与泌乳时期相关，black模块与繁殖力相关。对hub基因进行富集分析后，发现肝脏中与泌乳早期相关基因功能主要包括：有物质的合成代谢途径、脂质脂蛋白的基因表达、蛋白质的合成到分泌等；与泌乳中期相关基因功能主要包括：疾病、机体的炎症反应、免疫反应以及急性期等；与繁殖力相关基因功能主要包括：胰岛素抵抗、子宫内膜癌以及癌症等。筛选到的12个肝脏中与泌乳早期相关的目标基因有RPN1、SEC61A1、SEC61B、SEC61G、SSR1、SSR3、STT3A、DAD1、DDOST、ERLEC1、HM13和OSTC；6个与泌乳中期相关的目标基因有ITGAL、ITGB2、LAPTM5、PTPRC、C3AR1和CTSS；4个与繁殖力相关的目标基因有：PDS5A、ROCK1、AQR和LTN1。本研究使用WGCNA、PPI、基因功能富集等生物信息学方法，鉴定得到荷斯坦奶牛肝脏中与泌乳时期、繁殖力相关的目标基因，并对目标基因进行了功能富集分析，为高繁殖力及高产奶牛培育方向的科研工作积累了理论资料。

• 单位
  广东省农业科学院动物科学研究所; 动物科技学院; 广东海洋大学