摘要
山羊的产羔数是衡量其繁殖性能的关键指标，直接关系到肉羊产业的经济效益。随着生物技术的发展，尤其是多种组学领域的进步，科学家们已经能够更全面地探索影响繁殖性状的遗传和分子机制。本研究聚焦于云上黑山羊的子宫组织，通过多组学联合分析方法，旨在揭示影响山羊产羔数的关键遗传和分子因素，以期为肉羊产业的遗传改良和生产效率的提升提供坚实的科学基础。本研究内容与结果如下: 1、本研究对云上黑山羊表型数据进行了分析，以识别影响产羔数的关键因素。研究发现，产羔数是区分高产和低产群体的重要指标，且黄体数量在两群体间存在显著差异（P＜0.05）。然而观测黄体数多于平均产羔数，推测发生妊娠丢失。相比之下，体重、激素等其他表型特征在当前研究统计群体中并无显著差异。此外，子宫内膜组织的形态学分析揭示了卵泡期与黄体期的显著差异，但高低产群体间并无显著性差异。经扫描电镜分析发现胞饮突作为子宫内膜发育过程中的关键形态学标志，是影响妊娠的关键因素。 2、利用重测序数据，本研究进行了群体遗传分析、选择清除分析和GWAS分析，研究结果表明该品种内核苷酸多态性较高，但是高低产群体分化不明显，主要利用Fst和XP-EHH方法，鉴定出多个受选择压力影响的基因区域，并筛选出多个候选基因(TXNRD1、EGLN3、ACTR3、EPAS1和CLGN)。这些基因在细胞氧化还原平衡、形态和运动、血管生成以及精子发生和迁移等生物学过程中起作用。其中TXNRD1基因多种转录本影响雌激素受体转录活性，而EPAS1基因则在血管内皮生长因子的调控中发挥作用，为子宫发育过程中微血管增多提供了新的研究方向。CLGN蛋白则是精子从子宫正常迁移到输卵管且穿透透明带所需的蛋白质。 3、通过RNA-seq技术，本研究揭示了山羊子宫组织在不同生殖周期的全转录组特征，并基于差异基因及ncRNA的靶基因，预测了多个ceRNA作用网络。共鉴定出多个候选基因，包含PLEKHA7、FAT2、FN1、SYK、ITPR2、FGF2、PIGR、SLC1A1和MBTPS1，涉及细胞粘附、钙膜通道蛋白、肌肉发育和免疫等多个生物学过程。其中PLEKHA7基因在子宫内膜上皮细胞粘附发挥关键作用，并且circ-PLEKHA7在抵抗病理性宫腔粘连中扮演重要角色。FN1及其受体在着床和胎盘形成中至关重要。ITPR2基因编码蛋白是Ca2+释放通道家族的成员，在胚胎存活和胚胎外血管发育中不可或缺。MBTPS1则主要在胎盘合体滋养层细胞中表达，以上表明通过转录组数据初步挖掘到了导致山羊繁殖力差异的关键候选基因。 4、通过DIA蛋白质组学方法，结合加权基因共表达网络分析（WGCNA），本研究揭示了多个与繁殖性状密切相关的蛋白质和生物过程。例如ARRB1、TMEM119、SMOC2、ERPINA5、HSD11B2和VCAM1等蛋白在细胞分化、细胞粘附和血管生成等方面发挥作用。其中SMOC2基因的产物是一种基质细胞蛋白，能够促进细胞粘附性并刺激内皮细胞的增殖、迁移以及血管生成活性。TMEM119基因是肌肉细胞分化的关键调控基因，对于作为肌性器官的子宫而言，肌层的变化可能对产羔数有重要影响。以上为理解高低产繁殖的分子机制提供了新的视角。 5、本研究整合了基因组、转录组和蛋白质组学数据，并与人类子宫内膜研究数据进行了联合分析，进一步鉴定了影响云上黑山羊产羔数的关键候选基因。包括TXNRD1、EGLN3、EPAS1、PIGR、SLC1A1、SERPINA5、HSD11B2和VCAM1等基因。其中EGLN3和EP4S1基因存在互作关系，均与抗氧化密切相关，然而活性氧是加剧氧化应激和炎症反应间接导致妊娠失败的关键因素。PIGR则是免疫家族一员，其蛋白介导聚合IgA和IgM在粘膜上皮细胞中的选择性胞吞作用，是影响子宫内膜异位症的关键基因。SLC1A1的基因产物则在谷氨酸和天冬氨酸跨质膜运输中起重要作用，从而影响细胞的免疫能力以及抗炎能力。 综上，本研究整合多种测序技术，从遗传分化、基因表达和蛋白互作等多个角度筛选出云上黑山羊产羔数的关键候选基因。构建的子宫全转录组和蛋白质表达谱，以及对繁殖关键通路的分析，为揭示山羊高低产繁殖性状形成的分子机理提供了理论基础，并为未来的分子育种工作奠定了科学依据。
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