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羊绒是山羊皮肤次级毛囊产生的无髓纤维,具有重要的经济价值。毛囊在胚胎期开始发生,出生前后发育成熟,之后终生历经生长期、退行期和休止期的周期性变化。次级毛囊的数量和特性直接影响山羊绒的产量和品质（细度和长度）,因此研究绒山羊毛囊发生和发育的调控机制,对于提高羊绒的产量和品质具有重要的意义,是当前绒山羊育种工作的重要内容。虽然,多种参与毛囊发生发育的信号通路及相关基因在小鼠上已经被逐渐揭示,但绒山羊的次级毛囊是无髓纤维,绒毛的周期发育受光照周期的调控等,与小鼠毛囊在生理及形态上存在根本差异,因此绒毛独特的生长发育机制仍待揭示。发育过程是基因时空表达的过程,受基因和表观遗传修饰的调控,但已有的研究主要集中于某个基因或通路对毛囊发育的调控,表观遗传修饰调控特别是DNA甲基化对绒毛发生发育的调控鲜有报道。此外,越来越多的研究表明,长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）能够通过表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个层面调节基因的表达,从而参与细胞增殖、分化和凋亡等多种生物学过程,但lncRNA在毛囊发生发育中的作用未知。基于以上问题,本研究的目的拟从基因调控和DNA甲基化调控方面揭示毛囊发生和发育的分子机制。通过对陕北白绒山羊胚胎期毛囊诱导阶段和毛囊分化阶段及毛囊周期发育过程的生长期和休止期皮肤组织转录组测序和全基因组甲基化测序（whole genome bisulfite sequencing,WGBS）揭示毛囊发生和发育过程中的转录组和全基因组甲基化动态变化情况及DNA甲基化和lncRNA调控毛囊分化的机制;利用免疫荧光、双荧光素酶报告系统、基因过表达/干扰和基因定点突变和敲除等技术研究Hoxc13对毛发角蛋白的调控功能及其自身时空表达的机制;并对毛囊生长发育的候选lncRNA利用RNA干扰等技术开展了相关功能研究。主要研究结果如下:1.绒山羊毛囊发生发育关键信号通路和基因的筛选和鉴定胚胎期毛囊诱导阶段和分化阶段皮肤组织转录组测序结果表明:Wnt和Eda信号通路对毛囊诱导具有重要的作用,而Wnt和Notch信号通路及时期性特异表达的Hoxc13、Sox21、Junb、Lhx2和Gata3等转录因子在毛囊分化阶段发挥重要作用。毛囊诱导期的免疫荧光结果表明:来自于表皮毛囊基板处的Wnt配体激活了毛囊基板中的Wnt信号通路活性,从而在毛囊诱导中发挥重要作用。同时,羊绒生长期和休止期皮肤组织的转录组测序表明:Wnt、TGF-β和ECM等信号通路中在毛囊由休止期向生长期转变的过程中具有重要作用。对毛囊诱导期/毛囊分化期与生长期/休止期测序结果的比较分析发现:Foxq1对绒山羊初级毛囊髓质生长具有调控作用,Gata3,Cux1对绒山羊毛囊内根鞘生长具有调控作用。2.Wnt/β-catenin信号通路通过Hoxc13调控绒山羊毛囊的发育Hoxc13在毛囊发生发育不同时期皮肤组织的免疫荧光结果表明:Hoxc13在毛囊诱导阶段和休止期不表达,但在毛干生长的毛囊分化阶段和生长期高表达,且其表达与大部分角蛋白呈现相同的表达趋势,而与少数角蛋白呈相反的表达趋势。通过启动子活性实验表明:Hoxc13显著促进毛发角蛋白Krt38和Krt84的启动子活性而抑制非毛发角蛋白Krt1和Krt2的启动子活性。通过基因过表达/干扰、基因定点突变和敲除等技术,发现Hoxc13的时期特异性表达主要受Lef1的转录调控,且该调控依赖于Wnt/β-catenin信号通路的活性。Hoxc13在转录水平存在自身负反馈调节。在DNA水平上,Hoxc13 DNA结合域上的两个SNP（c.812A>G and c.929A>C）使Hoxc13对靶基因角蛋白的调控功能丧失。而在转录后和表观遗传水平,Hoxc13在毛囊发育过程中不受DNA甲基化的调控,不受mi R-200a的调控。3.DNA甲基化对绒山羊毛囊分化的调控研究陕北白绒山羊毛囊诱导期和毛囊分化期皮肤组织WGBS结果表明:毛囊诱导期的全基因组甲基化水平（1.97%）高于毛囊分化期（1.78%）。DNA甲基化通过调控基因的表达在毛囊诱导期向毛囊分化期的转变过程中发挥着重要的调控作用:与毛囊分化相关的信号基因如Notch1、Notch3、Jag1、Fzd1和转录因子Vdr、Gata3、Cux1、Runx1等在毛囊诱导期处于高甲基化状态,基因表达受抑制;在毛囊分化期甲基化水平下降从而使基因特异表达。4.Lnc RNA在毛囊发生发育中的调控作用对胚胎期毛囊诱导、分化阶段及毛囊生长期、休止期的转录组测序数据进行lncRNA的鉴定及生物信息学分析,结果表明:差异表达的lncRNA通过Wnt、Focal adhesion和ECM receptor等信号通路在毛囊的发生和发育过程中发挥重要作用。WGBS与m RNA和lncRNA转录组联合分析表明,部分lncRNA可能通过介导DNA甲基化而调控靶基因的表达。lnc-000552在生长期的表达显著高于休止期,其主要在细胞核中表达;干扰lnc-000552后毛乳头细胞的诱导活性下降,且Wnt信号通路关键基因CTNNB1表达量下降,说明lnc-000552可能通过Wnt信号通路调控毛乳头细胞的诱导功能而在毛囊的发育中发挥重要作用。综上所述,本研究在信号通路、转录因子调控和DNA甲基化调控多层次揭示了毛囊发生和发育的分子机制,并系统探究了Hoxc13和lnc-000552在毛囊发育中的功能和调控机制。该研究丰富了绒山羊毛囊发生发育的调控网络,并将为之后绒山羊的精准育种提供理论基础,对提高绒山羊绒毛的品质具有重要的理论意义。