转录组揭示甲状腺调控种公鸡禁食诱导换羽的关键通路

【作者】 刘平泉； 刘佳宁； 祝廷奇； 梁文杰； 李文婷； 李东华； 康相涛； 孙桂荣；

【机构】 河南农业大学动物科技学院； 神农种业实验室；

【摘要】 引言种公鸡的繁殖性能随着年龄的增长会不断下降,影响经济效益。诱导换羽作为改善家禽生产性能的有效策略,禁食是其最常用的方法,可通过饥饿应激重塑机体生理状态。甲状腺作为核心内分泌器官,在调控新陈代谢、生长、发育等生理过程中具有重要作用,但对种公鸡甲状腺功能与换羽的关联机制尚未明确。本试验为深入研究公鸡禁食诱导换羽过程中甲状腺对公鸡生理功能的影响,通过高通量测序技术,揭示公鸡诱导换羽中甲状腺调控机体稳态的分子机制,为种公鸡精准养殖提供理论支撑。材料与方法以河南农业大学家禽种质资源场70只60周龄的豫粉一号H系公鸡为试验材料,按照河南农业大学种质资源场种公鸡饲养标准进行饲养管理。诱导换羽的重要节点:禁食前1天(F0);禁食15天(F15);恢复采食39天(R39),每个时间点测定试验鸡体重、血液中激素水平等指标,并通过转录组学分析甲状腺的基因表达变化。利用Trizol法提取RNA并构建RNA-seq文库,使用Illumina NovaSeq 6000系统进行高通量测序。通过差异基因分析、GO和KEGG富集分析,探讨了甲状腺在诱导换羽中的功能。此外,采用PPI网络分析构建了蛋白质相互作用网络,并通过实时定量PCR验证了部分差异表达基因。数据分析使用SPSS 27.0软件进行。结果结果显示,F15体重下降,甘油三脂和总胆固醇水平升高,R39公鸡体重恢复至换羽前的状态,但甘油三酯和总胆固醇水平仍高于禁食前水平(P<0.05)。在禁食期(F0 vs F15)和恢复期(F15 vs R39)分别检测到1549、1538个DEGs。对两个时期的基因进行功能富集分析,有7个显著富集的通路是两个时期共有的,其中Th17 cell differentiation是与禁食应激关联最显著的通路,该通路的高基因富集度表明,禁食可能通过诱导甲状腺内Th17 cell differentiation基因的表达,激活机体的应激反应网络。接着我们对Th17 cell differentiation中的DEGs进行蛋白互作网络分析发现,LCK、ZAP70、CD3D、CD3E和CD247是禁食诱导换羽过程中甲状腺的重要调控基因。讨论与结论种公鸡的繁殖性能随着年龄的增长会不断下降,影响经济效益,达到一定年龄后被淘汰。Zhu T研究表明,禁食诱导换羽能够提高老龄公鸡繁殖性能,延长公鸡使用年限。禁食通过激活内分泌系统,诱发应激反应,增强营养因子的生成,减轻氧化应激,促进自噬,从而有助于维持体重和预防疾病。甲状腺作为家禽最大的内分泌腺,其分泌的甲状腺激素具有调节新陈代谢、控制体温、提高神经系统兴奋性、促进生长发育等生理作用。Chen X研究表明,Th17 cell differentiation参与免疫应答和炎症反应,在换羽过程中起到重要作用。Wei Q研究表明,LCK是一种SRC家族激酶,是多种细胞的调节因子,在T细胞发育和激活过程中起着关键作用;Fischer A通过ZAP70表达缺陷相关疾病,证明了ZAP70控制T细胞免疫与自身免疫;Limbach M研究证明CD3D、CD3E和CD247基因突变,会导致T细胞缺陷。LCK、ZAP70、CD3D、CD3E和CD247在F15表达量下降,调控T细胞活化状态,参与甲状腺对换羽应激的免疫适应,禁食期可能通过抑制此类基因表达减少能量消耗,而R39表达回升以重建免疫稳态。本研究旨在通过探讨甲状腺在禁食诱导换羽过程中的作用,为明确老龄种公鸡禁食诱导换羽生理与分子机制提供数据支撑,也为延长种公鸡使用年限、提升生产效率、优化精准养殖方案提供新的思路。更多还原