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猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是影响养猪业的重大传染病之一。不同种猪个体对PRRS病毒表现不同的抗性。选择合适的标记是进行抗蓝耳病种猪新品系培育的前提。本研究通过测定试验猪群不同免疫指标,采用芯片技术等对PRRSV抗性/易感猪进行转录组比较、基因通路分析及TAP1基因功能研究。
本研究选择了72头蓝耳阴性猪,其中49头猪作为感染组,23头猪为对照组。在攻毒前0天以及攻毒后4,7,14,21,28,35,42天分别采集血样用于免疫性状的测定,并记录体重、体温、临床症状、病理剖解等。攻毒后,根据临床症状从感染组的49头猪中选出攻毒死亡猪10头(易感组),耐过猪8头(抗性组),进行全基因组关联分析:同时从易感组和抗性组各选取6头及对照组4头,用攻毒后4天的血液中分离的白细胞RNA与Affymetrix芯片杂交,经过数据标准化和差异表达基因筛选,并进一步对差异表达基因进行GO分析、聚类及生物学通路分析。本研究还选择了TAP1基因作为一般抗病力的候选基因,鉴定了该基因的染色体定位、亚细胞定位,分析了该基因在PolyⅠ:C、LPS刺激PK-15及PRRSV感染猪的过程中的表达变化规律和作用。这些结果不仅提供了潜在的抗PRRSV候选基因及遗传标记,也为TAP1作为一般抗病力的候选基因提供了理论依据。
主要研究结果如下:
1、PRRSV感染猪后,感染组呈现典型的临床症状,在感染后4~14天发病最严重,21~42天逐渐恢复正常;感染后9天肺部的病理剖解及组织切片分析,均呈现了典型的间质性肺炎;感染组在感染后4~7天,体重呈负增长,且体温达到最高值(>40℃);在攻毒后7天产生了少量的蓝耳抗体,之后从攻毒后14天~42天,蓝耳抗体水平逐渐上升,到42天达到最高水平;
2、感染后4~7天,血液指标急剧下降的有白细胞总数、嗜中性细胞数、嗜酸性细胞数、淋巴细胞数、血小板、血小板压积、CD3+;急剧上升的有嗜碱性细胞数;感染组血清中IL-10的含量在感染后4天时变化不大,此后一直到42天一直显著高于对照组。攻毒后4天,感染组中的IFN-含量呈下降趋势,而对照组呈上升趋势;攻毒后4~28天,感染组的IFN-γ含量一致呈上升趋势,而对照组在4~21天一直呈下降趋势,在28天时又逐渐上升;从整体来看,在攻毒4天后感染组IFN-γ含量一直显著高于对照组;
3、对照组与抗性组之间的差异表达分析(logFC>2,adjp<0.05),共发现232个显著差异表达基因,其中175个基因表达上调,57个基因表达下调;对照组与易感组之间共发现171个基因显著差异表达,其中108个基因表达上调,63个基因表达下调;比较两次的结果发现,差异表达基因大部分一致且表达倍数相近;易感组与抗性组之间没有筛选到差异表达基因,说明易感组与抗性组临床症状的差异并没有直接影响到这两组间转录组的变化;
4、对PRRSV感染后抗性组和对照组之间的差异转录本进行分析。用232个差异转录本(logFC>2,adjp<0.05)进行DAVID分析,BP(Biological Processing)共有58个独立的转录本被分成与先天免疫反应、抗原肽的加工递呈等相关的17类;
5、通过对影响猪一般免疫能力的数量性状位点(QTLs)和PRRSV感染的差异表达基因进行联合分析,发现这些差异基因分别对应WBC,MONO,IFN-γ,IL-10等免疫性状相关的QTL;
6、用case-control方法共得到攻毒死亡组与耐过组基因型分布差异的SNP位点620个(p<0.01);进一步用本地化BLAST筛选差异的SNP所属基因,共得到包括SIGLEC1,TNFSF11,ACTR5等在内的55个基因;
7、应用辐射杂种板将猪TAP1基因定位在了7号染色体,并连锁到一个标记SSC2B02。亚细胞定位结果发现,猪TAP1蛋白分布在PK-15细胞的内质网;
8、猪TAP1基因广泛表达,在一些免疫组织,免疫相关组织,泌尿生殖系统均高表达,表明该基因广泛参与了各种生物学过程。在体外,通过PolyⅠ:C和LPS刺激PK-15细胞及在体内通过PRRSV感染猪,均发现该基因表达上调,表明猪的TAP1基因不仅在抗原递呈过程中发挥重要作用,而且在抗PRRSV的宿主免疫应答过程中起着关键的作用。