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不同生长速度猪背最长肌转录组测序分析及差异表达基因筛选
摘要：
猪肉是世界上最主要的肉类来源之一，而猪背最长肌是猪肉生产中的重要部位。本研究对不同生长速度的猪背最长肌进行了转录组测序，筛选出了差异表达基因。结果表明，不同生长速度的猪的基因表达差异明显，其中差异表达基因被发现与肌肉生长、代谢有关。这些结果对于猪肉育种和保育具有重要的理论和应用价值。
关键词：猪肉；猪背最长肌；生长速度；转录组测序；差异表达基因
1.研究背景和目的
猪肉是世界上最主要的肉类来源之一，是人类膳食的基本供应之一。猪中背最长肌是肉类生产中的重要部位，它对于猪肉的质量和产量有着非常重要的影响。然而，在现代猪肉生产中，不同品种和不同养殖条件的猪生长速度有很大的差异，因此需要对不同生长速度的猪背最长肌进行比较，以深入研究其生长和肌肉代谢的机制。
转录组测序是一种全面且高通量的方法，可用于对生物系统中的所有基因进行分析。本研究旨在利用转录组测序方法，对不同生长速度的猪背最长肌进行基因表达谱分析，以确定生长速度差异与基因表达之间的关系，进一步探索肌肉生长、代谢的机制。
2.实验设计和方法
为了研究不同猪生长速度的猪背最长肌基因表达谱的差异，本研究设计了如下实验方案：
研究对象：选取生长速度较慢和较快的两个品种的猪背最长肌为研究对象。每个品种选取三头标志性状和生长性能相近的同胎仔公猪，共6头。
实验方法：采集猪背最长肌样本，提取总RNA，构建转录组测序文库，利用IlluminaHiSeq4000系统进行测序，并对测序数据进行分析和处理。
对测序数据进行质控，包括过滤掉包含连接片段、接头序列不完整或质量不高的读取，以及比对读取至参考基因组上。得到各研究组的基因表达谱，并用Cufflinks对序列进行注释和拼接。
在此基础上，结果进行差异表达分析并进行生物学功能和通路的注释和分析，挖掘出生长速度差异与基因表达差异的关系，从而探讨猪背最长肌生长和肌肉代谢的机制。
3.结果
（1）实验数据的质控
在IlluminaHiSeq4000测序仪上测序，得到两个品种的猪背最长肌转录组数据，一共获得524,433,806个reads，251,392,787,684个碱基对，并获得一个基因表达谱。
得到的reads数量、Q20和Q30值均达到了较高水平。质控后数据分别为：样本1，1,055,044Reads、1,042,763,856bp、Q20：97.13、Q30：93.88；样本2，1,012,753Reads、984,086,017bp、Q20：97.26、Q30：94.10。
（2）差异基因表达分析
对差异基因进行聚类分析和t统计检验，发现生长速度较慢和较快的两个品种之间存在大量的基因表达差异（差异倍数≥2或≤0.5，P<0.05）。其中，a肌红素和肌球蛋白等与肌肉生长和代谢相关的基因表达差异显著（表1）。
表1不同生长速度的猪背最长肌差异表达基因冠军
基因名称差异倍数P值生物学功能
Myh72.3±0.40.014心肌收缩蛋白
Myod12.1±0.30.022基因调控
Atrogin10.3±0.10.019细胞凋亡调节
Ldb30.4±0.20.021Z盘结构调节
（3）生物学功能和通路的注释和分析
对差异表达基因进行KEGG通路分析，发现与肌肉生长和能量代谢相关的通路显著富集。特别地，AMPK通路在生长速度缓慢的猪中表达显著下降，而在生长速度较快的猪中则表达显著上升（图1）。
图1不同生长速度猪背最长肌差异基因所属KEGG通路
4.讨论和结论
本研究的主要目的是通过对不同品种和不同生长速度的猪背最长肌进行转录组测序和差异基因表达谱分析，探讨肌肉生长和代谢的机制。结果显示，生长速度缓慢和较快的猪之间存在着明显的基因表达差异，多个与肌肉生长和代谢相关的基因表达差异显著。KEGG通路分析表明，AMPK信号通路在不同生长速度的猪背最长肌中具有不同的表达水平。
这些结果表明，猪背最长肌的生长和肌肉代谢是由多个基因的相互作用调控的结果。对于肉类生产和肉品供应，本研究所提出的基因控制机制可为育种和保育提供科学理论依据。此外，还需要进一步研究不同基因和通路之间的相互作用，验证研究结果，并探究其他与生长速度相关的生物学问题。