基于纳米孔测序技术解析绵羊垂体高繁殖力相关基因调控网络

为解决绵羊繁殖性状分子调控机制不明的问题，山东农业大学研究人员采用牛津纳米孔测序技术（ONT）对高繁殖力小尾寒羊和低繁殖力洼地羊垂体组织进行全转录组分析，鉴定出7,123个差异表达基因（DEGs），发现PRKACB、MAPK1等核心基因通过mTOR、MAPK等信号通路调控繁殖性能。该研究为绵羊遗传育种提供了新靶点，成果发表于《BMC Genomics》。

　　

绵羊高繁殖力的秘密藏在垂体基因里？
在畜牧业中，绵羊因其高效的饲料转化率和适应性成为重要经济畜种。随着羊肉消费需求增长，培育具有高繁殖力的绵羊品种成为迫切需求。小尾寒羊以多胎性闻名，而洼地羊的繁殖率较低，但两者间的分子机制差异尚不明确。垂体作为内分泌调控中枢，通过激素合成与分泌调控发情和繁殖过程，然而此前研究多聚焦于卵泡发育，对垂体转录组的系统性分析仍属空白。

山东农业大学的研究团队联合新疆畜牧科学院动物生物技术研究所，采用第三代牛津纳米孔测序技术（ONT）对两种绵羊垂体组织进行全转录组测序，相关成果发表在《BMC Genomics》。研究通过比较分析高繁殖力（HP组）和低繁殖力（LP组）绵羊的垂体转录组，揭示了调控繁殖性状的关键基因和通路网络。

关键技术方法
研究选取3只健康小尾寒羊和3只洼地羊垂体组织，利用ONT平台进行全长转录组测序，通过NanoFilt和Pychopper进行数据质控，采用DESeq2筛选差异表达基因（DEGs），并利用GO和KEGG进行功能注释。通过STRING数据库构建蛋白互作网络，qRT-PCR验证候选基因表达。

研究结果
RNA质量检测与测序分析
测序数据显示HP组与LP组的N50长度存在显著差异，基因组比对率均高于84%，筛选出7,123个DEGs，其中HP组3,551个基因上调，3,572个下调。

DEGs功能注释与富集分析
GO分析显示DEGs显著富集于转录调控、信号转导和钙离子结合等过程；KEGG分析揭示其参与MAPK、cAMP、PI3K-Akt等繁殖相关通路。HP组上调基因集中于神经发育和蛋白激酶活性，下调基因则与核糖体结构和GTP酶活性相关。

核心基因调控网络
筛选出PRKACB、MAPK1、CAMK2D等11个核心基因，这些基因通过MAPK、GnRH等通路形成互作网络。例如PRKACB通过PKA调控cAMP水平抑制卵母细胞减数分裂恢复，而MAPK1通过黄体生成素受体激活调控颗粒细胞功能。

qPCR验证
对INPP4B、PRKCB等8个基因的qRT-PCR结果与测序数据一致，证实了测序可靠性。

结论与意义
该研究首次基于ONT技术系统解析了绵羊垂体繁殖相关转录组特征，发现PRKACB和MAPK1等基因通过调控激素合成和卵泡发育影响繁殖力。其中PIK3CB通过PI3K-Akt/mTOR通路参与生长激素分泌，RAC1则通过激活MAPK/Notch通路促进GDF9和BMP15转录。这些发现为绵羊分子育种提供了新靶点，对提升畜牧业经济效益具有重要价值。研究局限性在于样本量较小，未来需扩大群体验证候选基因功能。