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        β-catenin基因?qū)献髫i絨毛生長(zhǎng)發(fā)育的影響

        2022-10-19 00:28:56孔夢(mèng)潔耿永琪秦永斌黃曉宇滾雙寶
        甘肅畜牧獸醫(yī) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:生長(zhǎng)研究

        孔夢(mèng)潔,耿永琪,楊 磊,秦永斌,黃曉宇,2*,滾雙寶,2

        (1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省現(xiàn)代養(yǎng)豬工程技術(shù)研究中心,甘肅 蘭州 730070)

        合作豬又被稱為蕨麻豬、山豬,具有適應(yīng)高海拔惡劣環(huán)境、抗寒、抗病、耐粗飼等特點(diǎn),個(gè)體較小,體軀較短,四肢結(jié)實(shí)緊湊,周身被毛黑色,少數(shù)出現(xiàn)棕色。寒冷季節(jié),合作豬身上會(huì)長(zhǎng)出棕色絨毛,溫暖炎熱季節(jié)身上絨毛退化,直至消失,這種現(xiàn)象可能與合作豬周期性生長(zhǎng)絨毛以抵御寒冷環(huán)境,從而適應(yīng)高海拔高寒地區(qū)的環(huán)境有關(guān)。因此,探究合作豬絨毛生長(zhǎng)相關(guān)基因?qū)τ谘芯亢献髫i的抗寒性能具有重要意義。

        β-catenin基因是機(jī)體內(nèi)一種重要的功能蛋白,可與很多蛋白相互結(jié)合形成復(fù)合體[1-2]。其遍布動(dòng)物體各個(gè)結(jié)構(gòu)中,功能十分豐富,且在動(dòng)物進(jìn)化過程中非常保守。截至目前,主要在動(dòng)物間質(zhì)組織和上皮組織中發(fā)現(xiàn)了β-catenin基因的存在。研究證實(shí),β-catenin基因在毛發(fā)生長(zhǎng)中具有調(diào)節(jié)作用。當(dāng)β-catenin基因發(fā)生突變或被敲除后,存在于動(dòng)物體皮膚中的毛囊則不會(huì)繼續(xù)發(fā)育,而補(bǔ)償缺失的β-catenin基因后,毛囊又會(huì)長(zhǎng)出新的毛發(fā),這充分說明β-catenin基因在毛囊生長(zhǎng)發(fā)育過程中是必須存在的[3-4]。還有研究表明,在毛囊的發(fā)生發(fā)育過程中β-catenin基因會(huì)被激活,以此促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化,從而促進(jìn)毛囊結(jié)構(gòu)的發(fā)生發(fā)育[5]。此外,Plikus等[6]以小鼠皮膚組織作為模型探究毛囊膨出處的毛干細(xì)胞調(diào)控機(jī)制時(shí),發(fā)現(xiàn)β-catenin基因在炎熱與寒冷環(huán)境下分別表現(xiàn)為高活性和低活性,說明其在毛干細(xì)胞調(diào)控過程中與溫度變化呈正相關(guān)。目前關(guān)于β-catenin基因的研究主要是圍繞人體β-catenin基因開展,而關(guān)于豬β-catenin基因及其在絨毛生長(zhǎng)發(fā)育過程中的研究鮮有報(bào)道。

        本試驗(yàn)以夏季和冬季的合作豬皮膚組織為研究材料,通過qRT-PCR探究β-catenin基因在合作豬絨毛生長(zhǎng)過程中的表達(dá)特征及作用。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 本研究以甘南州迭部縣8月齡合作豬為研究對(duì)象,在夏季極熱和冬季極冷的時(shí)間點(diǎn)采集5 cm×1 cm的豬皮膚。具體采集頸部、肩部、側(cè)部、臀部等組織樣品作為本次試驗(yàn)樣品。

        1.1.2 主要試劑、耗材 Trizol新型RNA抽提劑、2*Taq PCR MasterMix、反轉(zhuǎn)錄試劑盒、dNTP Mixture、Oligo dT Primer、RNase Inhibitor、DNA凝膠回收試劑盒等。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 樣品采集 在夏季極熱和冬季極冷時(shí)間點(diǎn)分別選擇健康的8 月齡合作豬各20 頭。將兩組試驗(yàn)對(duì)象宰殺后,在無(wú)菌條件下采集其頸部、肩部、側(cè)部、臀部等部位大小為5 cm×1 cm的皮膚組織樣品備用,將樣品在液氮中快速冷凍,放到-80 ℃冰箱存放。

        1.2.2 引物設(shè)計(jì)與合成 以GenBank中的豬β-catenin基因核苷酸序列為參考,運(yùn)用NCBI中的Primer Premier 5.0和Primer-BLAST工具,按照定量引物設(shè)計(jì)的一般原則,設(shè)計(jì)本次實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析試驗(yàn)所需的特異性引物,并由陜西中科羽瞳生物科技有限公司合成,引物信息如表1所示。

        表1 引物信息

        1.2.3 RNA提取與cDNA模板合成 采用Trizol試劑抽提合作豬仔豬的臀部、側(cè)部、肩部和頸部等部位組織的RNA,分別運(yùn)用凝膠電泳法、分光光度計(jì)法檢測(cè)所抽提的RNA(驗(yàn)證完整性和純度),將得到的cDNA放到-20 ℃冰箱保存。

        1.2.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 分別以不同部位組織的cDNA為模板,以GAPDH基因?yàn)閮?nèi)參基因,采用qRT-PCR檢測(cè)β-catenin基因在合作豬臀部、側(cè)部、頸部和肩部等組織的表達(dá)量。qRTPCR反應(yīng)體系、反應(yīng)條件分別見表2、表3。為減少試驗(yàn)誤差,每組設(shè)3個(gè)重復(fù),用2-ΔΔCt法計(jì)算相對(duì)表達(dá)量。

        表2 qRT-PCR反應(yīng)體系

        表3 qRT-PCR反應(yīng)條件

        2 結(jié)果與分析

        2.1 β-catenin基因擴(kuò)增曲線

        從β-catenin基因的擴(kuò)增曲線可以看出(圖1),雖然曲線在平臺(tái)期有所變化,但在指數(shù)增長(zhǎng)區(qū)域的重復(fù)性非常好,說明適宜進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)的定量分析。

        圖1 β-catenin基因的擴(kuò)增曲線

        2.2 β-catenin基因溶解曲線

        如圖2所示,β-catenin基因的溶解曲線峰形為單一窄峰,無(wú)雜峰出現(xiàn),說明該試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的引物特異性良好,可以進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)分析。

        圖2 β-catenin基因的溶解曲線

        2.3 β-catenin基因在不同組織中的表達(dá)

        通過qRT-PCR檢測(cè)合作豬各組織中β-catenin基因的表達(dá)水平(表4、圖3),發(fā)現(xiàn)合作豬4個(gè)部位中β-catenin基因的表達(dá)量夏季均高于冬季,說明β-catenin基因的表達(dá)量與溫度變化呈正比。此外,冬季合作豬β-catenin基因在肩部(0.85±0.13)和臀部(0.79±0.14)的表達(dá)量相比側(cè)部(0.62±0.11)和頸部(0.50±0.077)要高,而夏季肩部(0.85±0.14)和臀部(0.89±0.0071)較側(cè)部(1.00±0.08)和頸部(0.92±0.091)的表達(dá)量低,說明合作豬肩部和臀部的β-catenin基因隨著溫度變化表達(dá)量較為恒定,而側(cè)部和頸部的β-catenin基因表達(dá)量隨溫度變化起伏較大。以上結(jié)果表明,合作豬β-catenin基因與溫度變化呈正相關(guān),但隨著溫度的變化,肩部和臀部的β-catenin基因表達(dá)較為恒定,這或許是冬季合作豬肩部和臀部絨毛生長(zhǎng)的原因之一,但具體分子調(diào)控機(jī)制還有待研究。

        表4 熒光定量分析結(jié)果

        圖3 β-catenin基因在合作豬夏、冬季節(jié)不同組織中的表達(dá)水平

        3 討論

        毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育依靠多種信號(hào)分子的共同作用,其中大部分的信號(hào)分子屬于Wnt信號(hào)通路以及一些其他傳導(dǎo)通路和因子等。上皮細(xì)胞和真皮細(xì)胞受到這些信號(hào)分子的共同作用,促進(jìn)細(xì)胞的增殖與分化,并最終形成毛囊結(jié)構(gòu)。Wnt/β-catenin信號(hào)通路與分子激活在毛囊的生長(zhǎng)和發(fā)育中起著重要的調(diào)節(jié)作用[7]。β-catenin是經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的主要調(diào)控蛋白中的一種,具有促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用[8]。β-catenin基因是毛發(fā)生成過程中的重要存在,其突變會(huì)導(dǎo)致毛囊基板的產(chǎn)生被阻斷,敲除毛囊中β-catenin基因會(huì)導(dǎo)致毛發(fā)掉落[9]。目前關(guān)于β-catenin基因的研究主要是圍繞人體β-catenin基因開展,而關(guān)于豬β-catenin基因及其在絨毛生長(zhǎng)發(fā)育過程中的相關(guān)研究較少。

        動(dòng)物絨毛的生長(zhǎng)是季節(jié)性變化的,大部分動(dòng)物皮膚表層會(huì)在秋冬季節(jié)長(zhǎng)出絨毛,依靠絨毛的防寒性能抵御寒冷[10]。季節(jié)性換毛是動(dòng)物為了應(yīng)對(duì)環(huán)境溫度的變化所作出的適應(yīng)性反應(yīng)[11]。合作豬絨毛的生長(zhǎng)同樣具有季節(jié)性,秋季新生絨毛生長(zhǎng)出體表,秋冬季快速生長(zhǎng),冬春寒冷季節(jié)絨毛密度達(dá)到最大,以此抵御寒冷環(huán)境氣候。本試驗(yàn)利用qRT-PCR方法檢測(cè)了夏冬兩季合作豬頸部、肩部、體側(cè)和臀部皮膚組織中β-catenin基因的表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)β-catenin基因的表達(dá)量夏季高于冬季,且頸部和側(cè)部中β-catenin基因的表達(dá)量夏季顯著高于冬季(P<0.05),但肩部和臀部中β-catenin基因的表達(dá)量隨溫度變化較為恒定。以上結(jié)果與Plikus等[6]對(duì)β-catenin基因在不同季節(jié)小鼠皮膚中的變化規(guī)律結(jié)果相一致,即合作豬皮膚中β-catenin基因的mRNA表達(dá)量與溫度變化呈正相關(guān)。在整個(gè)絨毛生長(zhǎng)過程中,β-catenin基因的mRNA表達(dá)量在夏冬兩季存在差異,尤其在冬季絨毛生長(zhǎng)發(fā)育最迅速的時(shí)期,其表達(dá)量在頸部和側(cè)部顯著降低,但肩部和臀部的表達(dá)量與夏季相比較為恒定,表明β-catenin基因的表達(dá)可能調(diào)控絨毛的發(fā)生[12-13],同時(shí)β-catenin基因?qū)γ腋杉?xì)胞分化起作用[6],從而影響絨毛生長(zhǎng),但具體調(diào)控機(jī)制還有待研究。

        4 結(jié)論

        通過檢測(cè)夏季和冬季β-catenin基因在合作豬豬體中的表達(dá)變化,發(fā)現(xiàn)合作豬β-catenin基因在頸部與側(cè)部中的表達(dá)量夏季顯著高于冬季(P<0.05)。因此推測(cè)β-catenin基因與合作豬周期性絨毛生長(zhǎng)有關(guān)。本研究結(jié)果可為探索合作豬絨毛生長(zhǎng)調(diào)控分子機(jī)制和毛發(fā)周期性生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制提供理論依據(jù)。

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