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piRNAs是一种长度范围在23~34nt之间的非编码RNA。piRNAs的已知功能主要是抑制转座子活性、调节基因表达,在生殖细胞分化、精子发生、卵子发生、胚胎发育、性别决定等生理过程中发挥重要作用,但piRNAs在绵羊繁殖中的作用尚不明晰。为了探究绵羊性腺组织中piRNAs的序列特征及其对繁殖的调控作用,对单多羔绵羊睾丸组织和卵巢组织小RNA进行深度测序,筛选出piRNAs候选序列后,对绵羊性腺组织中piRNAs序列特征进行分析,并通过分析单多羔品种公羊睾丸组织间及小尾寒羊单多羔组母羊卵巢间piRNAs的表达差异,推测piRNAs在绵羊繁殖中的作用。结果总结如下:一、绵羊性腺piRNAs序列特征。(1)单多羔绵羊睾丸组织中piRNAs reads在26~31nt之间呈单峰分布,峰值位于29nt处;其tags在24~31nt之间呈双峰分布,峰值位于26nt和29nt处。单多羔绵羊卵泡期和黄体期卵巢组织中piRNAs reads均在24nt及27~29nt之间出现峰值,tags均在24~33nt之间呈递减式分布。(2)基因组比对区域统计显示绵羊睾丸组织中piRNAs主要比对到CDS区域、重复序列区域、内含子区域和未注释区域,还有少量piRNAs比对到5′UTR、3′UTR及lncRNA。绵羊卵巢组织中piRNAs主要比对到内含子区、CDS区及重复序列区域,除卵泡期单羔组外,其余时期卵巢组织中还存在大量比对未注释区域的piRNA,而比对5′UTR、3′UTR及lncRNA区域的piRNA相对较少。(3)绵羊睾丸组织中的piRNAs序列具有明显的乒乓结构特征而卵巢组织中piRNAs不具有明显的乒乓结构特征。(4)重复序列比对结果显示睾丸和卵巢组织中piRNAs均主要比对到反转录转座子中的LINE、SINE、LTR这3类,同时部分piRNAs还比对到DNA型转座子。绵羊睾丸组织中各TE类型来源的piRNAs均显示出明显的乒乓结构特征而卵巢组织中各TE类型来源的piRNA均无明显的乒乓结构特征。(5)染色体分布统计显示绵羊睾丸组织中piRNAs主要分布在3、7、15、17、18、20号染色体上而卵巢组织piRNAs主要分布在6号染色体上。(6)绵羊睾丸和卵巢组织piRNA序列在DNA双链上分布相当。二、在单多羔品种公羊睾丸间获得了5461条差异表达的piRNAs,其靶基因显著富集在73个通路中,其中包括与精原干细胞增殖与分化相关的通路(PIK3-Akt信号通路和Ras信号通路)、与血睾屏障稳定相关的通路(紧密连接通路)、影响睾丸支持细胞能量代谢与增殖的通路(AMPK信号通路),暗示差异piRNAs可能通过以上通路影响公羊繁殖。三、在卵泡期和黄体期小尾寒羊单多羔组母羊卵巢间分别获得了972和1312个差异表达的piRNAs,其靶基因分别显著富集在83和76个通路中,其中包括与原始卵泡激活和发育相关的PIK3-Akt信号通路和TGFβ信号通路,与卵母细胞减数分裂相关的通路如卵母细胞减数分裂通路、嘌呤代谢通路等,与优势卵泡的选择与排卵相关的雌激素信号通路,暗示卵巢中差异piRNAs可能通过以上通路影响母羊的繁殖。综上,本研究揭示了绵羊性腺组织中piRNAs的序列特征,推测了性腺组织中piRNAs参与精子数量及质量调控和卵子发生及排卵数调控所涉及的分子通路,为进一步解析绵羊多羔表观遗传机制提供了新思路。