解开签名鸡遗传多样性和不同选择的品种繁育模式早期肌细胞生成,一氧化氮代谢和post-hatch增长

1介绍

作为一个相对廉价的高质量的动物蛋白来源的肉和鸡蛋,家禽的饲养和使用是一个非常重要的畜牧生产部门(Bogolyubsky 1991;罗曼诺夫et al ., 2009)。超过几千年的驯化、繁殖和选择、各种家禽品种和品种已由人类适应的某些条件,利用经济对肉类,鸡蛋和其他目的(如斗鸡和审美需求)。这些品种表现出不同的表型性状,因此,可以根据他们的起源、分类表型,选择目标和实用目的(Abdelmanova et al ., 2021;Larkina et al ., 2021;罗曼诺夫et al ., 2021)。根据传统的分类模型(Bogolyubsky 1991),鸡品种的主要课程是肉、蛋、双重目的(即。meat-egg egg-meat),游戏,幻想(或装饰)。Moiseyeva et al。(2003)假设一个进化的品种形成模型有四个主要分支:鸡蛋(地中海),肉(亚洲),游戏,矮脚鸡的。Larkina et al。(2021)提出了一个表型聚类模型,补充两个品种的进化模型类型,即。双重目的,花式品种(见品种的例子表1;辅料S2)。各品种遗传多样性的评估是一个重要的元素在开发新策略和申请家禽育种和生产,以及种质保存(罗曼诺夫Weigend, 1999;2001年;黄et al ., 2016;罗曼诺夫et al ., 2017;罗曼诺夫et al ., 2021;贝尔尼尼et al ., 2021;德门蒂耶娃et al ., 2021)。

发散思维的表现差异基因选择和多样化家禽类型和品种可以预计最早的胚胎及产后发展阶段。首先,这可以追溯到早期的品种繁育特性肌发生在胚胎和产后小鸡所显示的增长Kanakachari et al。(2022)。然而,研究包括只有肉用鸡线和印度本地品种。因此,这将是合理的和有目的的建立各自的遗传多样性签名通过比较(DGE)之间的基因差异表达基因在肌肉组织负责肌发生在更广泛的样本各种鸡品种发散思维选择肉和蛋的性能和其他表型性状。

Cazzato et al。(2014)研究了早期胚胎发生和DGE的五个关键基因控制骨骼肌发育的过程中,如肌凝蛋白(MYH1;例如,汤普森et al ., 2021)和相关的。如图所示,Cazzato et al。(2014)一氧化氮合酶抑制剂,有影响(NOSI)和一氧化氮供体(点头)化合物DGE肌发生相关的基因。到目前为止,已经积累了更多证据有关一氧化氮(NO)在胚胎发生的作用,特别是,肌细胞生成(例如,Cazzato et al ., 2014;季托夫et al ., 2018;季托夫et al ., 2020 b;季托夫et al ., 2021;Dolgorukova et al ., 2020)。没有被认为是调节肌细胞增殖(Ulibarri et al ., 1999;斯塔姆勒和迈斯纳,2001年;长et al ., 2006;李et al ., 2016;Tirone et al ., 2016),肌肉纤维的形成(斯塔姆勒和迈斯纳,2001年;长et al ., 2006),卫星细胞增殖(安德森,2000)。符合当前的概念,没有体现的生理效应通过某些蛋白质结构的亚硝化/酶:鸟苷酸环化酶(斯塔姆勒et al ., 1992;Severina et al ., 2003),还存在(Dimmeler et al ., 1997;Rossig et al ., 1999;金正日et al ., 2000),以及分子细胞因素确定转录调控和DGE (周和布伦,2005年;Vasudevan et al ., 2016;Socco et al ., 2017)。

评估的作用在一个特定的生理过程,监视技术,最终产品的合成和代谢,硝酸,是必要的。没有包含在合成化合物(点头季托夫et al ., 2020 a):S-nitrosothiols(国家交响乐团)dinitrosyl-iron复合物(DNIC)和高分子量硝基衍生物(优化₂)。这些化合物的生理仓库没有,延长其生理寿命(Severina et al ., 2003;Vanin et al ., 2017;Vanin et al ., 2017)。在细胞浓度可以达到数万µM (希科克et al ., 2011;季托夫et al ., 2016)。因此,确定没有作用在一个特定的过程(例如,胚胎发生),有必要监控内容的变化没有沉积及其代谢产品在这个过程。并不是简单的精确检测所有没有代谢物生活组织的内容,例如,方法确定DNIC和国家交响乐团没有精度高和特异性(Tarpey et al ., 2004;季托夫、2011;Vanin et al ., 2017;Vanin et al ., 2017)。为解决这一问题,结论是没有特定生理过程的影响可以推断基于NOSI的影响,化合物点头,和精氨酸,这是一个源的(斯塔姆勒et al ., 1992;安德森,2000;长et al ., 2006;Cazzato et al ., 2014)。

以前,我们开发了一个酶感官方法是基于可逆抑制过氧化氢酶的亚硝基的化合物,使检测的浓度苏格兰国家交响乐团,DNIC,亚硝酸盐,亚硝胺50海里(精度季托夫、2011;季托夫et al ., 2016)。使用这种传感器,我们确认一个假设DNIC是主要的点头在大多数组织(季托夫et al ., 2016;季托夫et al ., 2018)。结果表明,鸟类的胚胎发生,像其他动物一样,与强烈的生产积累都没有,在胚胎的点头化合物或硝酸氧化。没有氧化所得在整个胚胎时期。在同一物种,没有合成的强度大约是相同的但有差异的程度没有硝酸的氧化。后者指标,根据我们以前的观测(季托夫et al ., 2018;季托夫et al ., 2021),可以许多倍肉用型鸡比蛋鸡型品种。舱口,硝基化合物的浓度和亚硝基的化合物在小鸡组织与胚胎组织和水平相比大幅下降在各种品种,线,和十字架(季托夫et al ., 2018)。分析内容的硝基化合物和亚硝基的化合物在不同的胚胎组织表明,硝酸盐主要积累在肌肉组织。它并不很大程度上积累在肝脏和肠道(季托夫et al ., 2018),显然,没有氧化主要发生在肌肉组织。

本研究旨在探索鸡遗传多样性和发散的签名选择通过检查品种繁育模式早期肌细胞生成(DGE评估肌发生相关的基因)和post-hatch增长不同的品种。,其中一个目标是还调查机制效用之间的关系类型的鸡品种和胚胎没有氧化强度(即。他们的肌肉组织)在不同品种。

2材料和方法

2.1鸡品种和抽样

在这个调查,八鸡品种和交叉使用(表1种植者),这是被关在笼子里,以下建议联邦科学中心规定的“俄罗斯家禽研究和技术研究所”的俄罗斯科学院(Imangulov et al ., 2013)。每品种被用于七十肥沃的孵化蛋孵化,而适当的胚胎样品分析胚胎7 (E7), 14岁(E14灯头)天。的内容没有确定代谢物在E7胚胎,和DGE的肌细胞生成水平相关的基因在乳腺癌和大腿肌肉的组织评估E14灯头。孵化器Stimul墨水- 1000(已坏Stimul集团、俄罗斯)被用于孵化。温度是37.6°С在潜伏期和37.2°С孵化。从整个E7小鸡胚胎获得匀浆每品种(4),鸡蛋内容删除蛋壳后使用。内容加工在玻璃均质器均为8分钟40 fpm和6°C。组织研磨机是用于获得乳房和大腿肌肉组织匀浆E14灯头后由总RNA隔离使用RNeasy Midi设备(试剂盒、希尔登,德国)根据制造商的指示。

2.2 DGE评估

相对DGE水平肌发生相关的基因检测的乳房肌肉组织(表2)和大腿肌肉(表3)每个品种至少5 E14灯头小鸡胚胎(有三个技术复制/样本)。使用定量实时PCR和集gene-specific底漆对描述其他地方(例如,Cazzato et al ., 2014;补充表S1),我们分析了DGE下列七个基因:MSTN肌肉生长抑制素;GHR生长激素受体;MEF2C,肌细胞增强因子2 c;MYOD1,肌原性的分化1;MYOGmyogenin;MYH1;和MYF55、肌细胞生成因子。对于内部DGE控制,tata结合蛋白(真沸点使用)基因。

基于DGE评估的结果(表2,3)、I型数据集形成,包括原始的褶皱变化值(FC)的导数C_T(Livak Schmittgen, 2001;Schmittgen Livak 2008)。如果有调节DGE的基因相对于内部控制的基因,即。,当∆C_T< 0,FC值是使用以下公式计算: $\mathrm{F}\mathrm{C}=2^{{-\; -\; -\; -\; -\; -∆C}_{\mathrm{T}}}$ 。基因的表达下调DGE相对于内部控制基因,即。,当∆C_T> 0,FC决心使用以下公式: $\mathrm{F}\mathrm{C}=\frac{-\; -\; -\; -\; -\; -1}{2^{-\; -\; -\; -\; -\; -∆C_{\mathrm{T}}}}$ (Schmittgen Livak 2008)。随后,四个数据集用于DGE的评估,其中包括原始FC数据集(I)和三个转换数据集IV (II)。因此,适当的规范算法应用计算值转移DGE水平相对于彼此,这数字是数学变换(规范化)更充足,方便进一步的数学处理和分析(见补充信息SI1为进一步的细节)。

2.3评估胚胎没有氧化速率

的内容没有代谢物E7胚胎样品测试不晚于30分钟后取样。我们使用我们之前开发的酶传感器(季托夫、2011;季托夫et al ., 2016)。亚硝酸盐的检测灵敏度是基于属性,亚硝胺(RNNO),国家交响乐团,DNIC和优化₂抑制过氧化氢酶在卤离子的存在和他们的财产损失因素的影响下不同的化合物为每个组。硝酸盐含量估计与钒还原后三氯化亚硝酸盐其次是定量测定(季托夫、2011)。酶传感器设计使用一个高度敏感的量热器Dithermanal (Vaskut-EMG、匈牙利)。由于过氧化氢酶的过程是高度放热(47.2千卡/ 1摩尔的释放氧气),它的动力学可以监控生产伴随这个过程热动力学(季托夫、2011;季托夫et al ., 2016)。这种方法使估计的内容没有衍生品没有初步的样品制备,由于没有需要去除有色杂质和样品的浊度。传感器的灵敏度是50海里(季托夫、2011;季托夫et al ., 2016)。经典的格里斯反应方法也被用来确定亚硝酸盐(Tarpey et al ., 2004)。DNIC包含两个谷胱甘肽(GSH)分子被用作点头根据我们前面描述的技术(季托夫、2011;季托夫et al ., 2016)。准备在无菌生理盐水被管理的解决方案蛋中蛋在孵化前使用注入的气囊鸡蛋。

2.4分析的胚胎发育及产后的增长

比较评估的胚胎发育的特点及产后的增长各种品种的小鸡,以下测量指标:平均体重的受精卵孵化之前,小鸡在三个年龄段的体重(BW)(1、14和28天)和硝酸的程度没有氧化E7匀浆的胚胎。扩大代表不同品种类型,以下品种/十字架也添加到八初始品种:两个BR十字架,柯布500 (BRC)和罗斯308 (BRR);一场品种,马来游戏;和两个双重目的品种,安达卢西亚人的蓝色和蓝色Meat-Egg类型(BMET)被选中的安达卢西亚人蓝色的品种。总共有13个鸡品种中使用这一研究阶段(补充表S2)。产后增长率(GR)由于骨骼和肌肉的生长,主要是乳房和大腿,估计BW获得的学位在生命的前2和4周。因此,GR计算(GR2wk) 2周和4周(GR4wk)除以各自的价值观BW BW 2和4周的一天。此外,我们还测试了DGE肌发生相关基因水平评估之间的关系在E14灯头胚胎和GR2wk / GR4wk值。

2.5主成分分析、聚类和统计处理

主成分分析(PCA)和PCA策划执行RStudio(版本1.1.453;RStudio团队,2016)使用ggplot2库(3.3.5版本;韦翰,2009;2021年彼得;韦翰et al ., 2021)。此外,PCA情节建成使用web工具箱ClustVis (Metsalu很,2015)为可视化设计的多元数据的聚类。PCA情节最初获得的单位方差扩展应用到原始类型我原始数据矩阵的行(保留他们的迹象)。计算主成分,多级使用奇异值分解和非难。热点图及其伴随的聚类树使用ClustVis和欧几里得距离为矩阵的行和列(平均选项选择的联系方法)。此外,主成分分析和层次聚类过程被使用Phantasus web应用程序(Zenkova et al ., 2018)。

层次聚类也使用pvclust包执行R (铃木和Shimodaira, 2006年)。集群,未加权的Pair-Group使用算术平均法(UPGMA)应用使用欧氏距离度量。引导与10000次迭代实施验证。使用fviz_nbclust()函数从factoextra包(Kassambara Mundt, 2017),选择最优数量的集群使用弯头的方法(赵et al ., 2008)。UPGMA-based分层聚类的测试意义输出,凝结的系数测量级集群结构的发现(值接近1显示强大的集群结构)计算使用“艾格尼丝”功能的“集群”包(2.1.2版本;Maechler et al ., 2021)。系统发育树品种之间的关系建立了使用邻居加入方法(斋藤和Nei, 1987年)使用在线霸王龙工具(中行et al ., 2012)。两个选项是用于构建树:径向拓扑1)长度成比例的边缘和2)没有它。

操作正常的主要数据进行数学处理,使用MS Excel。此外,生物抑制剂软件包和RStudio(版本1.1.453;RStudio团队,2016)也被用于统计分析。评估常态分布的定量特征,Shapiro-Wilk测试应用使用基函数shapiro.test R(),因为没有一个正态分布的数据,相关分析是使用枪兵的等级次序执行相关测试和基本功能软木(R)进行数据可视化使用R corrplot包(0.90版)(魏和Simko 2021)。

3的结果

3.1分析DGE肌发生相关的基因在不同的鸡品种的模式

3.1.1相对DGE数据

如下我数据类型的肌肉组织的相对DGE E14灯头胚胎(表2,3(即),必不可少的。,two-fold and higher) upregulation and downregulation of the seven myogenesis associated genes studied were observed in various breeds. For example, WC had markedly lower FC values for theMYF5基因在两个乳房和大腿肌肉。考虑到原始I型数据(表2,3),不能直接识别任何明显的模式在DGE水平品种的研究。乍一看,每个品种都具有自己的某些基因的差别,对这些基因的组合。

3.1.2 DGE模式的聚类分析

用于分析可用的原始I型数据矩阵DGE获得七个基因在乳腺癌(表2和大腿表3)肌肉的8个品种,差异表达基因的聚类结构(度)详细分析了(图1)。因此,PCA阴谋使用ggplot2图书馆建在R环境展示乳房度聚类模式(图1一个和大腿图1 b)肌肉,这意味着,在第一近似,影响和交互度的向量形式。在PCA情节基因向量(图1)建议三个基因(MSTN,GHR,MEFC2)都表达了一个“协议”(复杂),即,interconnected and in one direction, both in the breast (图1一个和大腿图1 b)的肌肉。换句话说,似乎GHR基因是一个关键的和与其他基因形成一个复杂的。也有相关的和单向向量MYOG和MYOD1乳房肌肉基因表达(图1一个)和MYOG和MYF5大腿肌肉的基因(图1 b)。所确定的“协议”DGE模式在早期肌肉发展主要是确认在使用其他变异的PCA分析和分层聚类(见补充信息SI2为进一步的细节)。

3.1.3根据DGE数据的聚类分析研究品种

在分析研究了基于DGE的8个品种的分布数据在乳房(表2和大腿表3)肌肉,得到了有意义的聚类模式,特别是在初级原始数据变换如下面所列(见也补充信息SI3为进一步的细节)。特别是,当使用DGE矩阵转化为使用ClustVis web服务构建PCA的阴谋,也获得了类似的集群模式基于两种类型iii a (图2一个希望)和类型(图2 b)数据集的胸部肌肉。不像我的原始数据聚类模式(图1一个),蛋鸡型LR品种明显搬出拥挤的核心品种在这些PCA的情节(图2 a, B)。一般来说,主成分分析结果推断使用ClustVis重复加入分析输出(参见你的邻居补充信息SI3;补充图SI3-4)。

转换后的数据的分析(即。,two matrices for the Type IIIa and Type IIIb datasets) was further performed using the Phantasus web service (Zenkova et al ., 2018)和标准主成分分析算法(图3)。此外,我们稍微改变了测试类型iii a和希望通过获取数据集相似度矩阵基于欧几里得度量(补充图S1)。获得的PCA乳房肌肉块(图3 a, B;S1A补充数据,B)基本上是重复的PCA模式聚类(图2获得使用ClustVis ()Metsalu很,2015)。例如,LR再次证明远离拥挤的其他品种的核心转移到正确的情节。此外,拥挤的核心本身S1A补充数据,B是由两个品种,WC和OMF, BR品种离开离开。看来这PCA情节似乎更有道理DGE结果描述早期肌发生相关基因在乳房肌肉在不同的鸡品种的研究。的大腿肌肉(图3 c, D;补充数据就是S1C, D),我们有拥挤的核心的六种不同的品种和另外两个品种被远离他们。与此同时,冷漠的肉用型(WC)和蛋鸡型(LR)的品种图3 c, D看起来最有可能的。还要注意的PCA模式几乎没有区别这两种数据类型,iii a (图3 a, B;S1A补充数据,B和希望图3 c, D;补充数据就是S1C, D)。总的来说,获得的PCA情节(图3;辅料S1;参看PC1金额的比例的增加和PC2乳房和大腿肌肉作为PCA相比使用原始类型数据S4的补充信息)表示略好解决PCA方法相比,加入分析结果(见你的邻居补充信息SI3;补充图SI3-4)。接下来,使用另一个Phantasus选项,即。,hierarchical clustering based on the Euclidean metric (图4)。在这种情况下,两个数据类型,iii a (图4一和希望图4 b和由此产生的树相比),也都是相同的。这意味着这两种方法的变换原始数据并不相互矛盾。根据字符DGE的胸部肌肉,检查品种分为四个主要部分:1)两个肉用型品种(WC和BR)和一个双重目的品种(OMF);2)两个双重目的品种(YC和BB)和一个相关的(血统)游戏品种UG;3)蛋鸡型LR品种;和4)双重目的PRW品种(女祖父母BR交叉的股票)。改进的敏感性层次聚类,这两个数据集,iii a和希望,也初步受到构造相似的过程使用欧氏距离度量矩阵(图5 a, B)和皮尔逊相关系数(图5 c, D)。生成的聚类模式iii a型数据(图5 a, C)分别与希望同行的类型(图5 b, D)。

度的胸部肌肉,五个主要集群被确定(图5 a, B):1)一个恰逢第一集群图4分裂成两个subclusters BR和WC + OMF;2)结合BB和UG;3)LR;4)YC;5)PRW。大腿肌肉,我们有一个完全不同的层次聚类模式:1)一个带有两个双重目的的大型集群品种、YC BB,和两个BR祖父母股票,WC和PRW;2)肉用型BR品种;3)游戏UG品种和OMF视为“semi-game”品种;和4)蛋鸡型LR品种。获得的聚类树的乳房和大腿肌肉(图5比PCA)更多的示范模式(图2,3;辅料S1)。此外,这些树显示系统发育关系比你的邻居加入树(参见补充信息SI3;补充图SI3-4)。

总的来说,利用主成分分析和层次聚类分析的结果表明DGE模式的特殊性在乳房和大腿肌肉两个品种的胚胎,进口蛋鸡型LR和国内双重目的YC,区分这些品种。同时,YC的接近另一个双重目的品种,BB,也指出。在乳房肌肉,观察不同DGE模式肉用型BR的品种,这是接近肉WC和双重目的OMF中的模式。双重目的PRW品种(女BR交叉的祖父母)DGE也是杰出的特点在这个组织。我们还可以建议DGE模式的相似性在乳房肌肉游戏UG和双重目的BB。此外,大腿肌肉,我们还观察到一种特殊的DGE模式肉WC(男性的祖父母BR交叉)。

3.2分析增长的胚胎发育及产后各种鸡品种

指标的平均蛋重(EW), BW小鸡三个年龄段的(1、14和28天),和匀浆中没有硝酸氧化的程度的E7胚胎13鸡品种了补充表S2。显著交配可变性的研究特征值。

3.2.1早期增长特征

基于获得的增长数据(补充表S2),它是可行的识别与大约类似GR品种。例如,品种如BR交叉斯明娜牌照相机8 (BRS), WC和PRW,或一对双用途的品种,YC和BB有类似的值在1 - BW,分别为14 - 28天的年龄。整体评估GR值时,三个BR十字架,BR、BRC即和以及他们的祖父母股票,WC和PRW后面相似。其GR2wk值从5.70到7.87不等。同一指标在游戏品种,MG和UG,分别为2.24和2.61,分别在双用途的品种范围从2.01到2.81,而在LR最低(1.88)。GR4wk值又最大BR品种和他们的祖父母股票(23.57 - -26.41),而在游戏品种5.42和5.67,4.59到6.33在双重目的的品种,在LR和5.25。

进一步,我们推断,探索各种鸡的胚胎和产后发展模式品种使用PCA和分层聚类分析。基于电子战的指标(即。,at the initial point of embryo development) and BW of chicks at three ages (i.e., at three temporal points of post-hatch development), plots in图6 a, B建议两个大型集群的形成分别占据,左右两图部分:一个是BR集群(三个十字架和两个祖父母股票),和其他由其余的品种。证明在PCA区域(图6),蛋鸡型LR品种占领有点偏远位置底部的阴谋。有趣的是,一双密切相关的两个品种的双重目的,YC BB,形成一个单独的集群在右边,也看到DGE的胚胎肌发生相关基因(见图3,4,5度D;补充信息SI2;补充数据SI2-1C, D;补充信息SI3;补充数据SI3-2 3 5 c, D)。一对亲密的品种也由这两个游戏,MG和UG。此外,在右上角的PCA区域(图6),两个紧密相关的双重目的品种、AB和BME位于相邻。在很多方面,一个类似的品种聚类模式被观察到相应的热图(图6;辅料S2)。几乎相同的分布模式的13个品种获得通过添加GR指标的集合分析增长特征(补充图S3)。

3.2.2不交换与早期小鸡的生长

当考虑程度的上的数据没有硝酸氧化匀浆的E7胚胎13鸡品种(补充表S2按照降序排列的,品种没有氧化)的水平,可以看出没有固有的氧化值最高的三个BR十字架(BR、BRC, BRR)肉用型WC(男性祖父母股票)和两个游戏品种(MG和UG),占96.9% - -98.1%。高值的指标也观察到在两个品种的双重目的,BME和BB(分别为61.8和74.1)。其余的品种与之相反低的值没有氧化程度(2.6%及以下)。接下来,我们测试水平的胚胎之间的关系没有鸡的新陈代谢和产后早期生长。要做到这一点,品种完全被检查的集群模式特征的氧化E7, BW天老(补充图S4)。三个集群形成符合相同的差异显示的水平没有氧化(补充表S2),这是可以理解的因为陈小鸡在BW彼此并没有多少区别。

随着小鸡的成长,有交配的变化差异。在14天的年纪,已经观察到不同的集群模式(补充数据S5, S6)。特别是,一双游戏品种,MG和UG,和两个品种的双重目的,BME BB,远离了BR集群。品种在正确的集群补充图S4形成一个聚集模式,PRW脱离他们,逼近BR集群。相同的杂交模式差异可以一般闻名整个观察期,即。的年龄,28天小鸡(图7 a - c;辅料S7)。当修改层次聚类通过应用1 -皮尔森的相关指标(使用平均连接方法;图7 c考虑),鸡品种分为三个集群根据他们的实用目的:1)游戏(MG和UG);2)肉用型(即br、BRC、WC PRW + 2双用途的品种,BB和BME);和3)剩下的双重目的品种蛋鸡型LR品种。值得注意的是,当使用这个选项的层次聚类,我们获得了一个稍微不同的模式影响的早期发展和经济增长的研究特征(图7 c):指标的重量肥沃的鸡蛋和BW, 14日和28天的生活被隔离到一个单独的集群脱离E7没有氧化指数(也见过的情节补充图S7)。

数据用于分析相同的五个特征(包括E7没有氧化)相关与对方使用的斯皮尔曼相关系数(补充表S3;补充图S8)。E7没有氧化有显著的正相关和鸡的BW的指标,从孵化和28天的年龄。通过添加两个参数,这组特征,GR2wk GR4wk,更多的获得差异化的品种之间的关系模式(补充数据S9, S10)。值得注意的是,如果我们看看所有七的关系研究特征小鸡胚胎没有新陈代谢和早期生长(补充数据S9B, S11),我们可以看到,GR2wk GR4wk几乎互相配合,建议他们几乎平等的贡献13个品种的聚类模式。电子战和日龄鸡苗BW互相接近,可以表明微不足道的杂交鸡最早发展的这些指标的差异。此外,这个集群中补充图S9B与E7没有氧化指数,这也是可以理解的,因为这三个品种研究胚胎发育的典型特点。BW 14岁,尤其是在28天的年龄做了一个更为强大的贡献的交配模式差异,列出具体的轨迹在鸟类的进一步发展和经济增长的一个特殊的族群。

3.2.3统一的早期发展和增长模式

我们也测试了模型所有各种特征研究,即。,DGE of myogenesis associated genes, NO metabolism in embryos, as well as seven indicators of early chick growth in the eight breeds. At first, using DGE indices for the seven genes, i.e.,MSTN,GHR,MEF2C,MYOD1,MYOG,MYH1,MYF5在乳房的组织(表2)和大腿肌肉(表3)E14灯头小鸡胚胎,各自的成对的斯皮尔曼相关系数计算(补充表S4, S5;补充图S12)。由于这种分析,重大DGE指标之间的两两相关值被发现之间的一些基因和生长指标。特别是DGE水平之间的显著相关性被确认的三个基因GHR,MSTN,MEF2C在乳房肌肉(补充表S4;补充图S12A)。这可能反映了他们的关键作用在胚胎胸部肌肉的肌细胞生成的所有检查鸡品种。大腿肌肉,我们有其他对显著相关基因:GHR- - - - - -MYF5,MEF2C- - - - - -MYH1,MYOG- - - - - -MYF5肌细胞生成,显示明显的差异不同的小鸡胚胎肌肉组织。早期的增长和小鸡BW变化(补充表S4, S5;补充图S12早些时候),显著的相关性被发现的两个措施(pre-incubation电子战和post-hatch BW)以及三个产后BW措施(1、14和28天的生活)。

当考虑分层品种聚类的结果在这个模型中,肉鸡品种BR和PRW构成集群,而另一个烤肉品种,WC,坐落在所有PCA情节和树(补充数据向S14系列)。第二个大型集群包括蛋鸡型LR、游戏UG双重目的的品种,这个集群的成员之一,YC,位于远程。同样值得注意的是,数据集的初步转型到欧几里得基于距离相似矩阵(类似于获得类型iii a数据)这个集群模式更能反映(补充数据S14B, C):WC站了进一步从BR和PRW,第二个集群是非常紧凑和拥挤,与一个非常小的YC的分离。此外,从特征聚类模式(补充图S13B),使用的一组特征明显分为两个大集群交配的贡献差异。第一个集群包含所有DGE指标(除了相关的MYOG和MYOD1在乳房肌肉),而早期的发展和增长的特点在第二个集群。

最后,基于该模型,结合了所有的21个特征研究的8个品种(包括GR2wk和GR4wk),我们观察到类似的模式聚类的品种和特性(图8;补充图S15)。右边的PCA区域分布的整个21集特征占八个品种(补充图S16),可以观察到一个主要拥挤与多个异常值DGE的核心措施,例如,MEF2C和MYF5(乳房和大腿肌肉),MYOG(在大腿的肌肉)。从这个核心的左侧PCA图,发展和增长指标排队几乎沿着相同的向量与没有和电子战BW28距离增加。几乎相同的部门分为两个大组的特性是在层次聚类图图8。

此外,我们斯皮尔曼相关系数的计算两两比较八个品种和相同的21个指标(补充表S6、S7;补充图肌力)。用斯皮尔曼相关系数数据,交配集群模式进行主成分分析和层次聚类图(图9)。这些图表显示的形成一个核心的品种,由BR和他们的两个父母WC和PRW形式,以及UG的比赛。蛋LR、两用OMF和两个双重目的的subcluster品种BB和YC位于距离这个核心,沿着不同的指示向量。重大成对枪兵的相关性支持先前发现某些指标的早期肌细胞生成和产后生长之间的关系(补充表S7;补充图S17B)。因此,高度相关DGE的概要文件MSTN,GHR,MEF2C基因在乳房肌肉验证。大腿肌肉,度水平GHR和MYF5,以及MYOG和MYOD1,呈正相关。DGE的指标MSTN基因在乳腺癌和大腿肌肉在不同品种高,显著相关;这也是观察到的情况MEF2C和MYOG基因。DGE乳房肌肉呈正相关的几个基因与其他基因的大腿肌肉,例如,MYOG在乳房肌肉和MYOG的大腿肌肉。同时,当比较DGE成对时,其他一些基因负相关,特别是,MYOD1在乳腺癌和GHR的大腿肌肉。这一切导致了特殊DGE资料观察肌发生相关基因研究。共同积极早期小鸡增长之间的两两相关指标(电子战、BW1 BW14, BW28,和GR2wk)各品种也证实。

4讨论

4.1胚胎发生,产后增长,DGE肌发生相关的基因

本研究建议DGE的模式一致GHR和MSTN基因,以及MYH1。然而在某些品种,肌细胞生成相关基因在不同大腿肌肉的胸部肌肉就是明证略有不同品种聚类模式揭示了PCA和分层聚类。使用各种分析方法(例如,图1)这些不同影响肌细胞生成相关基因的功能取决于类型的肌肉也证明。作为一个例子,有一些报告描述MYOG和MYF5基因表达在音乐会(Aurade et al ., 1994;锥形筒子络筒机et al ., 2016),我们观察到在这些基因相关DGE的大腿肌肉。

DGE的主要处理数据信使rna分子的合成的反射特性,开发解决方案可靠度是很重要的证件。被认为是基因差异表达是否满足p值测试和FC测试。如果我们考虑到FC值是理解为一个多重性因素,应该进行适当的操作。在目前的研究中,进行这样的转换。建立度,他们排名基于FC (帽子et al ., 2002)。许多公认的程序可以帮助寻找度。在分析微阵列或RNA-Seq数据为成千上万的基因,第一步应该包括去除(过滤)的基因数量非常低的所有库。既有生物和统计原因(陈et al ., 2016)。因此,截断、过滤和转换数据的主要工具寻找度。这些数据操作的主要目的是缩小搜索感兴趣的基因。在当前的研究只集中在七肌发生相关的基因,任务与其说是为度搜索有一个共同隔离早期肌细胞生成的特征指标在不同的鸡品种由不同的选择和属于一个或另一个实用程序类型。

已经建立,胚胎代谢可分为三个主要阶段(Spiridonov et al ., 2017)。第一阶段,或胚胎期,开始在输卵管和持续在E8鸡。这时,临时胚胎器官已经运作;从蛋黄的营养提供;通过血管和呼吸发生的卵黄囊,在这个阶段,此外通过尿囊的船只。在第二个“pre-fetal”时期(从E9 E14灯头),从蛋黄,然后intra-intestinally营养发生通过羊水;respiration-with尿囊的帮助;通过中肾排泄代谢产品。第三个“胎儿”时期(从E14灯头E20)的特点是最快速增长的永久胚胎的器官,营养和蛋白质溶解在羊水,通过后肾尿酸的排泄,和尿囊呼吸(Spiridonov et al ., 2017)。提取蛋白和蛋黄的营养主要是符合身体增长直到胚胎完成E14灯头。自E15胚胎肌肉的代谢轮廓的变化。从E15 E19,小鸡胚胎准备孵化通过增加肝脏和肌肉的相对质量,通过提高肌肉蛋白的浓度,并通过积累葡萄糖和糖原(Pulikanti et al ., 2010)。沙漏的胚胎发展模式表明,中间,或者phylotypic,胚胎发育阶段,当这种动物的身体特征是放下,会增加进化保守主义相比,早期和晚期阶段。此外,事实证明,基因在中间工作发展阶段的特点是增加了多功能性:他们中的许多人执行各种功能在不同的发展阶段,在身体的不同部位(老大,Kuratani 2014;Furusawa和老大2020)。

基因控制的中间阶段发展的特点是增加基因多效性(多功能性)。其中许多涉及不仅快速phylotypic发展阶段的形态形成的过程,而且在其他进程在其他阶段。显然,这些基因涉及比其他人更经常在进化过程中,执行新功能,例如,当老监管基因可以获得新的功能。多功能基因操作phylotypic阶段非常重要的有机体的正常发展,DGE的系统规定了噪声在进化过程中,弹性增加(胡锦涛等人。,2017年)。代谢途径相互依赖性与和分享中间代谢物基质,所以他们需要精确的自我平衡的控制。的数量和类型底物可用胚胎引发荷尔蒙的产生,进而控制DGE的基因调节流入这些途径的酶。从E5,绒毛膜尿囊的膜开始发展,从E8就耗氧量的主要手段。在这项研究中,我们将我们的注意力转向发生在E7的转折点,创建chorioallantois发生时,有一个变化的过程中呼吸从有限到高耗氧量(Tullett认为,1982年;Reijrink et al ., 2008)。胚胎发育的第二个转折点是E14灯头。胸部肌肉生长激素(GH)及其受体(GHR)第三个胚胎发育时期逐渐开始表达,达到峰值前48小时孵化(数据获得的火鸡;de Oliveira et al ., 2013)。众所周知,土耳其胚胎达到全身大小击败阶段孵化前(3天),和肌肉的增加是增加组织水合作用的结果(Vleck 1991)。GHR基因之一,被认为是在计算指标的乳房和大腿肌肉。我们发现,有一个DGE指数之间的正相关关系GHR,MSTN,MEF2C在乳房肌肉iseq指数水平(p值<措施)。

GR模式而言,我们发现BW和效用的增加之间的关系类型变化从鸡蛋到肉类型。这些数据还显示,游戏品种,UG,并不具有相同的身体强壮和GR肉品种相比,这意味着:

1。商业肉用型品种和BR十字架的BW增长率最高的长期人工选择肉特征。

2。游戏品种不受这种选择。对于任何游戏品种,最重要的是战斗素质相当轻BW,确保流动性的鸟在公鸡打架安排过去。因此,游戏的BW增长在蛋鸡型更符合的鸡品种。

4.2的机理胚胎没有氧化,post-hatch GR的相互关系

从我们的研究结果(补充表S2),它遵循E7胚胎(更准确地说,在他们的肌肉组织)在几乎所有的肉类品种和十字架,高度的硝酸氧化发生。同时,在胚胎没有硝酸氧化的蛋鸡型品种是次要的。选择增加肉的性能在同一品种(安达卢西亚的蓝色)导致海拔没有合成的氧化程度在胚胎发生BMET品种。因为BMET安达卢西亚的蓝鸡选择肉类产品特征,没有氧化程度BMET胚胎∼62%,在安达卢西亚的蓝色,就像在所有蛋鸡型品种,这是边际(∼2%;补充表S2)。同时,GR4wk BMET品种显著高于在安达卢西亚的蓝色品种(p< . 05;补充表S2)。

GR是观察到的更大的差别,例如,对于BRS-LR对(补充表S2)。肉鸡生产跨越男性和女性的祖父母股票,这反过来也由于跨越某些行WC和PRW品种,分别。补充表S2显示三个肉用鸡十字架和男性祖父母股票品种(WC)的特点是几乎完全没有氧化胚胎(-98%∼97%)。相反,女性祖父母股票品种(PRW),没有实际上是氧化了。所有这些数据,一方面,表明氧化程度的胚胎是由基因决定的。然而,继承的性质表明,没有氧化的强度而不是任何特定的基因决定的,显然,数度的组合,尽管我们无法探测的重要协会没有氧化七肌发生相关的基因测试。也知道,氧化程度的胚胎没有不依赖于孵化条件,以及女性育种者的年龄和维修条件(季托夫et al ., 2012;季托夫et al ., 2018)。

基于获得的数据,我们可以假设没有参与禽类胚胎发生的具体过程。首先,大部分沉积在BR胚胎没有(∼90%)氧化高浓度的硝酸表明沉积没有我们观察羊膜的蛋鸡型品种并不重要,至少支持一氧化氮过程至关重要。正如前面所示(季托夫et al ., 2018;Dolgorukova et al ., 2020硝酸),无氧化主要发生在胚胎组织和肌肉组织。没有氧化是肝脏和肠道中几乎没有影响。也就是说,我们可以假设这种氧化与肌肉组织的发展。的角色没有存入蛋鸡型品种的胚胎,它可能扮演一个角色的池中激活的氧化过程,可以发生在任何胚胎。

我们的分析获得的数据(补充表S2)表明,没有氧化通常是典型的高速率肉用型鸡和游戏。应该牢记,肉用型品种是那些盈利的提高鸟类肉类生产,考虑到他们增长相对较快,BW的获得是确保饲料成本相对较低。请注意,烧毁的尸体在肉鸡是只有5%的收益率高于蛋鸡型鸡。因此,肉用型家禽的主要特征是在BW迅速增加。品种,线条和跨越中列出补充表S2没有高度氧化的胚胎也以更集约增长的BW相比氧化程度较低(Royter et al ., 2005;Vinnikova季托夫、2008)。从我们的数据(补充表S2),它也跟着点头化合物最初积累的胚胎。从某种程度上,这些化合物硝酸开始氧化。在蛋鸡型胚胎,没有氧化是几乎可以忽略不计。胚胎肌细胞生成的关键时刻和流程相关的事实中肌刀E2和E3小鸡胚胎,和成肌细胞的增殖发生E14灯头。肉用型鸡胚胎没有氧化的过程发生在整个胚胎发生。组织学研究没有揭示任何定性差异发展的肌肉组织在BR和蛋鸡型胚胎分别表现为高和低利率的胚胎没有氧化(季托夫et al ., 2018)。它可以假设相关的一些因素没有氧化出现在E2和E5,显然,是由基因决定的,由DGE的许多基因参与肌肉发展(季托夫et al ., 2018;季托夫et al ., 2020 b)。

Cazzato et al。(2014)研究相关的一些重要的肌细胞生成DGE基因在胚胎发育最初阶段和显示的效果NOSI DGE点头。根据我们的数据,没有合酶抑制胚胎发生80%的初始阶段不明显影响胚胎GR (季托夫et al ., 2018;Dolgorukova et al ., 2020)。感兴趣的的区别是没有强度的合成,这大约是相同的所有胚胎的物种,但是在其氧化程度不同在快速发展和增长缓慢的鸡。因此,我们的数据表明:1)没有氧化程度是由基因决定的,继承了;2)它是由DGE的许多基因;和3)激活的机会没有氧化在所有禽类胚胎。也可以认为它不是没有,主要影响DGE,但DGE不影响氧化(季托夫et al ., 2020 b)。换句话说,没有氧化的过程可以由内部遗传因素(季托夫et al ., 2018由外部因素)和部分(图10)。

它可以推测,没有一些heme-containing蛋白质催化氧化,类似于流程中没有与氧合血红蛋白之间的相互作用(哈罗德,1999)。没有氧化本身在其中扮演的角色还不完全了解,但是,这个过程可以作为生化标记的品种特性与发展(肌发生)的胚胎,胚胎期(Dolgorukova et al ., 2020)。在胚胎发展的开始启动,没有氧化贯穿整个胚胎阶段表明,遗传决定的影响下(外部的)因素,人口的细胞形成,在氧化过程。这种细胞内交互的确切机制不同的途径可能与特定的生化信号网络(巴拉和Iyengar, 1999),应进一步研究。

证实和阐明的细节,小鸡胚胎发展的一些重要现象,我们发现扩大早期肌发生基因如何工作的基本知识以及如何不参与这个过程在各种氧化鸡品种。进一步研究这些基因签名可能有其现实意义的有用的遗传育种和基因选择标记的鸡。

5的结论

在目前的研究中,我们建立了签名的遗传多样性在发散思维选择鸡品种可以在早期发展阶段和已经追踪差异反映在胚胎肌细胞生成,没有新陈代谢,产后的增长模式。肌细胞生成相关基因表达以协调的方式,展示独特的DGE和co-expression模式取决于类型的肌肉组织在考虑(乳房和大腿)和不同的类型选择和效用这个或那个品种所属。协调(“协议”)的基因表达模式MSTN,GHR,MEFC2在乳房和大腿肌肉作为品种之间的遗传多样性指标在研究。此外,有关向量的表达式MYOG和MYOD1基因在胸部的肌肉一样MYOG和MYF5大腿肌肉被发现。这是证明没有合成的主要部分鸟类胚胎中扮演特定的角色,可以累积组织作为点头化合物或硝酸氧化。被一个生化标记品种繁育特征确定肌肉的增长速度(季托夫et al ., 2020 b;Dolgorukova et al ., 2020),没有氧化相关与早期肌发生发散思维选择不同品种的不同效用类型:在BR胚胎,没有被氧化成硝酸盐∼90%,而在蛋鸡型胚胎,氧化是次要的。假设没有氧化的程度在胚胎组织中是由基因决定的(季托夫et al ., 2018),而不是一个特定的基因引起的,显然,由许多度与硝酸的氧化有关。胚胎早期肌肉发展和增长模式与特征没有新陈代谢一般一致,准确捕捉,发散思维的进化历史选择鸡品种类型反映了现有的遗传多样性。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以针对相应的作者。

道德声明

动物研究回顾和批准的动物福利委员会FSBEI他“莫斯科国立兽医学院和Biotechnology-MVA命名k . i Skryabin”和联邦科学中心“俄罗斯家禽研究和技术研究所”的俄罗斯科学院。

作者的贡献

VT,先生,构思和手稿的轮廓。VT, EB, NV先生提供了方法论实体化。可、OM和广告进行实验室调查。EB, NV,先生是负责软件支持。EB, NV先生进行了正式的分析。本土知识,可,OM,和广告提供资源支持。VT和策划的数据。VT, EB和先生写了初稿的手稿。先生和DG准备,检查和校对稿件的最终版本。VT, EB和先生负责的可视化。 IK, VT, and DG provided the supervision. IK was responsible for the project administration. IK, VT, and IN secured the funding acquisition. All authors reviewed and approved the manuscript for submission.

资金

本研究进行FSBEI他“莫斯科国立兽医学院和Biotechnology-MVA k . i Skryabin”命名的财务支持的俄罗斯科学基金(批准号22-16-00009)。

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我们感谢所有贡献的研究助理工作。

的利益冲突

作者EB受雇于公司BIOTROF +有限公司。

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