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猪精子RNA的起源机制、消亡规律及其早期胚胎发育调控功能研究
结题报告
批准号:
31272406
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
宋成义
依托单位:
学科分类:
C1702.家畜种质资源与遗传育种学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
王宵燕、杨跃飞、张信军、张扬、张振韬、周家庆、谢雨琇、李庆平
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中文摘要
传统理论认为,卵子提供的母源因子(蛋白质和RNA等)负责动物早期胚胎发育的调控,近年来,父源因子(目前已知包括精子RNA、精子核基质和精子染色质)的存在已经逐渐得到认可,且精子核基质和精子染色质在胚胎发育中的调控作用也已经得到证实。但关于精子RNA的起源及其在胚胎中的命运和功能的理解和认识比较缺乏。申请人在前期的博士论文研究中发现,小囊泡体可能是精子RNA起源之一,并据此提出了精子RNA双重起源的假说。本项目拟通过精子转录组的RNA深度测序比较和小囊泡体与精子的RNA传递等研究进行起源假说验证;然后利用定量PCR技术研究精子RNA在胚胎中的消亡规律;再利用单精显微注射技术研究精子RNA对早期胚胎原核形成、DNA复制、基因组激活和胚胎发育潜力的影响,以评估其对早期胚胎发育的调控作用。预期成果对揭示精子RNA起源机制和消亡规律,证实精子RNA遗传效应的存在,加深理解胚胎发育调控机制有重要意义。
英文摘要
Traditional theory holds that the maternal factors originated from eggs (protein and RNA, etc.) are responsible for the regulation of development of early embryo, however, in recent years,the existence of paternal factors (now known to include RNA, nuclear matrix and chromatin of sperm) has been accepted gradually and the effects of sperm nuclear matrix and chromatin on the development of embryo have been confirmed.However ,the understanding and knowledge of the origin of sperm RNA and its fate and function in the embryo are relatively deficient.Based on previous dissertation research,we deduced that the exosomes may be one of the origins of sperm RNA and put forward the hypothesis of double origins of sperm RNA. Current project is conducted to confirm the hypothesis by comparative analysis of sperm transcriptome with RNA deep sequencing and study on the RNA transfering from exosomes to sperms. Then dynamic expression of sperm RNA in embryos is analyzed by real time quantitative PCR. Finally we will use intracytoplasmic sperm microscopic injection technology to research the influence of sperm RNA on pronuclear formation, DNA replication,genome acivation and developmental potential of embryo to assess the regulation of sperm RNA on the development of early embryo. The project will be expected to reveal the origination mechanism of sperm RNA, and it's fate in embryo, prove the potential genetic effects of sperm RNA on early embryos, facilitate the understanding of the regulation of embryonic development.
父源因子(目前已知包括精子RNA、精子核基质和精子染色质)的存在已经逐渐得到认可,且精子核基质和精子染色质在胚胎发育中的调控作用也已经得到证实。但关于精子RNA 的起源及其在胚胎中的命运和功能的理解和认识比较缺乏。本研究通过附睾精子、射出精子和精浆中的小RNA深度测序比较研究揭示了精子中富集7类小RNA类型,包括miRNAs和rRNA、tRNA、small nuclear RNA、7SK RNA、NRON RNA和cis-regulatory RNA衍生的小RNA,其中7SK RNA、NRON RNA和cis-regulatory RNA为首次在哺乳动物精子中发现的小RNA类型,研究首次证实猪精子RNA中不存在piRNA家族,并发现一类对胚胎发育有重要表观调控功能的tRNA衍生的小RNA的存在。研究发现精子部分小RNA种类(10-30%)与附睾精子和精浆存在重叠,而大部分小RNA (57.1-82.1%)种类为射出精子所特有,揭示精子小部分RNA起源于附睾精子和精浆,同时还存在其它多个起源。研究鉴定出了323个精子miRNA,大多miRNA在三个样品中共表达,但丰度存在较大差异,其中附睾中表达丰度最高。靶基因预测发现这些miRNA主要与精子发生、胚胎发育等功能有关。研究还系统揭示了精子mRNA特性,获得注释基因10371个,获得较好功能注释基因249个。研究同时进行了精子、MII卵子和4-8细胞胚胎和囊胚小RNA注释和表达特性研究,鉴定出45个精子特异miRNA,发现精子RNA在早期胚胎中主要呈现先降低再升高的表达规律。研究证实精子中精子黏附蛋白基因家族(Spermadhesin)RNA水平与精子获能、顶体反应和精子活力有关联,且精子RNA有无对胚胎的乙酰化和甲基化水平有影响,对胚胎早期发育重要功能基因POU5F1和CDX2表达有影响。研究结果初步证实了精子RNA多起源理论,揭示了精子RNA在早期胚胎中的表达特点,证实精子RNA对胚胎调控作用的存在。研究结果对加深理解精子RNA这一父源因子在动物生殖过程中的生物学功能有重要参考价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2012
期刊:中国农业科学
影响因子:--
作者:李庆平;吴晗;高波;王霄燕
通讯作者:王霄燕
Cloning and expression characteristics of the pig Stra8 gene.
猪Stra8基因的克隆及表达特征。
DOI:10.3390/ijms150712480
发表时间:2014-07-15
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Wang X;Chen T;Song C;Gao B;Zhang Y
通讯作者:Zhang Y
DOI:--
发表时间:2014
期刊:农业生物技术学报
影响因子:--
作者:史云强;钱跃;沈丹;宋成义
通讯作者:宋成义
DOI:--
发表时间:2015
期刊:农业生物技术学报
影响因子:--
作者:王赛赛;薛松磊;陈才;宋成义
通讯作者:宋成义
Comparative profiling of small RNAs of pig seminal plasma and ejaculated and epididymal sperm reveals diverse origins of sperm-borne RNAs
猪精浆、射精和附睾精子的小 RNA 的比较分析揭示了精子携带的 RNA 的不同来源
DOI:--
发表时间:--
期刊:Reproduction
影响因子:3.8
作者:Tianwen Wu;Bichun Li;Kui Li;Chengyi Song
通讯作者:Chengyi Song
猪蛋白编码基因内SINE转座子插入多态位点鉴定及其对基因活性和表型的影响
  • 批准号:
    31872977
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    宋成义
  • 依托单位:
猪基因组中活性转座子的插入多态鉴定及重要经济性状分子标记筛选
  • 批准号:
    31572364
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    宋成义
  • 依托单位:
国内基金
海外基金