FOXL2通过调控细胞周期和胞外基质重构参与鸡排卵周期的转录组机制研究

本研究针对家禽排卵周期调控机制不明的科学问题，通过比较转录组分析揭示了FOXL2在鸡排卵周期中的核心作用。研究人员对30周龄Lohmann粉壳蛋鸡的前排卵期、排卵期和排卵后卵泡进行RNA-seq测序，结合FOXL2 ChIP-seq数据，发现FOXL2通过直接调控ECM（胞外基质）结构相关基因影响DNA复制和细胞周期进程，进而调控排卵。该研究首次在转录组水平阐明FOXL2通过三个阶段（排卵前22小时调控细胞周期、排卵前3小时调控卵母细胞减数分裂、排卵后调控ECM重构）参与排卵的分子机制，为家禽繁殖力提升提供新靶点。

　　

家禽繁殖效率直接影响畜牧业经济效益，而排卵作为生殖链的关键环节，其分子调控机制至今尚未完全阐明。与哺乳动物周期性排卵不同，禽类采用渐进式排卵模式，单个卵泡需经历快速成熟、破裂排出及后续退化等复杂过程。这一过程涉及下丘脑-垂体-性腺轴的精密调控，其中颗粒细胞(GCs)作为卵泡功能的主要执行者，其增殖分化状态直接影响排卵效率。然而，当前对禽类排卵过程中颗粒细胞动态变化的分子机制，特别是关键转录因子的调控网络知之甚少。

针对这一科学瓶颈，华中农业大学的研究团队在《Poultry Science》发表重要成果，通过对30周龄Lohmann粉壳蛋鸡六个关键时间点（排卵前22小时、3小时、排卵瞬间、排卵后2小时和21小时）的卵泡进行系统研究，首次揭示FOXL2转录因子通过三阶段调控模式参与鸡排卵的全过程。研究创新性地整合转录组测序(RNA-seq)、染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)和生物信息学分析，发现FOXL2通过差异调控细胞周期相关基因和胞外基质(ECM)重构基因，在排卵不同阶段发挥"分子开关"作用。

关键技术方法包括：建立精确的卵泡采样时间体系（基于连续20天产蛋记录）；对六个时间点的卵泡进行RNA-seq建库和Illumina平台测序；采用HISAT2比对鸡参考基因组GRCg6a；通过DESeq2筛选差异表达基因(DEGs)；结合已发表的FOXL2 ChIP-seq数据筛选靶基因；使用GSEA和KEGG进行通路富集分析；qPCR验证关键基因表达模式。

研究结果部分：
《Morphology of chicken follicles after ovulation》
通过组织学观察发现，排卵后卵泡(POF)的颗粒层结构在排卵瞬间开始破损，21小时后完全消失，伴随卵泡结构松散化，提示颗粒层退化是排卵后的标志性事件。

《RNA-seq of follicles before and after ovulation》
PCA分析和Pearson相关性检验证实6个时间点的转录组数据质量可靠，为后续分析奠定基础。

《Functional analysis of top 1% genes》
GO分析显示，整个排卵周期持续活跃的生物学过程包括ECM组织、翻译和肽合成过程，其中胶原蛋白(COL6A1/8A1/12A1)和整合素(ITGA8/B1/6)家族基因显著富集。

《Molecular mechanisms of the ovulatory response》
GSEA分析揭示：排卵时"减数分裂调控"、"T细胞分化"等免疫相关通路显著上调；而"氧化磷酸化"、"核糖体功能"等代谢通路被抑制。关键调控因子包括炎症相关基因IL6、IL8L2和胆固醇合成限速酶SQLE等。

《Bioinformatics analysis reveals potential function of FOXL2 in chicken ovulation》
qPCR证实FOXL2表达在排卵前3小时达峰。通过整合ChIP-seq数据发现，FOXL2靶基因主要调控转录活性(geneSet1)，而其抑制基因(geneSet2)则富集于"DNA复制"、"细胞分化"等通路。PPI网络显示细胞周期蛋白CCNA2与FOXM1、CDCA3等存在强互作。

《Functional enrichment analysis of FOXL2 candidate genes in ovulation》
时序分析将314个FOXL2调控基因分为三类：C1基因(如MCM3/5/10)在排卵前22小时调控DNA复制；C2基因(如BUB1B/RAD51)在排卵前3小时参与减数分裂；C3基因(如MMP16/IL8L1)在排卵后介导ECM降解和免疫应答。

讨论与结论：
该研究首次绘制了鸡排卵过程的动态转录图谱，提出FOXL2的三阶段调控模型：在排卵前阶段(22小时)，通过调控RRM1、MCM系列基因影响GCs增殖；在临近排卵阶段(3小时)，通过BUB1B、RAD51等基因调控减数分裂纺锤体组装；在排卵后阶段，通过MMP16、POSTN等基因介导ECM重构和炎症反应。这一发现不仅完善了禽类排卵的分子理论框架，更重要的是为通过靶向调控FOXL2-ECM-细胞周期轴提升家禽产蛋性能提供了具体干预靶点。研究采用的跨组学整合策略也为其他经济动物的繁殖调控研究提供了方法论参考。