揭秘绵羊季节性发情的分子密码：子宫 miRNA 的关键作用

研究人员为探究绵羊季节性发情子宫分子机制，分析不同光周期下 miRNA 表达，揭示关键 miRNA，为相关研究提供依据。

　　在广袤的草原上，绵羊作为重要的家畜，其繁殖效率直接关系到畜牧业的经济效益。然而，季节性发情这一特性却像一道无形的枷锁，限制着绵羊繁殖潜能的充分发挥。季节性发情受光周期等因素调控，绵羊属于短日照发情动物，较短的日照时长会促进其发情。子宫在绵羊繁殖中扮演着至关重要的角色，它参与发情周期的调节，是孕育新生命的摇篮。但长期以来，子宫在光周期调控绵羊季节性发情过程中的分子机制却如同迷雾，让科研人员难以捉摸。

在众多参与基因表达调控的分子中，微小核糖核酸（miRNA）逐渐走进了科研人员的视野。miRNA 是一类在转录后水平调控基因表达的非编码 RNA，它能与信使核糖核酸（mRNA）的 3’非翻译区（3’UTR）互补配对，从而抑制 mRNA 的翻译过程。越来越多的研究表明，miRNA 在动物繁殖领域发挥着不可或缺的作用，在人类男性生殖、家畜繁殖等方面均有体现。在子宫中，miRNA 也参与多种生理活动，如免疫反应、胚胎附着等。但对于季节性发情绵羊子宫中 miRNA 的作用，科学界知之甚少。

为了揭开这层神秘的面纱，中国农业科学院（CAAS）动物科学研究所的研究人员展开了深入研究。他们以苏尼特羊为研究对象，在《BMC Genomics》上发表了研究成果。这项研究对于深入理解绵羊季节性发情的调控机制，提高绵羊繁殖效率具有重要意义。

研究人员主要运用了转录组测序技术、生物信息学分析方法、实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）和双荧光素酶报告基因实验等关键技术。在实验动物选择上，他们精心挑选了 9 只健康且具有丰富产羔记录的 3 岁苏尼特母羊，这些母羊被分为 3 组，分别接受不同光周期处理，之后获取子宫组织样本。

研究结果如下：

1. 子宫组织测序数据概述：通过转录组测序，研究人员获得了不同光周期下苏尼特母羊子宫的整体 miRNA 表达谱。经过数据处理，得到约 2.27 亿条 miRNA 的 clean reads，且 miRNA 平均比对率约为 50%，这为后续分析提供了可靠的数据基础。
2. 子宫组织中 miRNA 的鉴定：对测序数据进行分类注释后，研究人员共鉴定出 449 个 miRNA，其中已知 miRNA 有 25 个，新发现的 miRNA 多达 424 个。新发现的 miRNA 占比约 80.15%，这表明在绵羊子宫 miRNA 研究领域还有广阔的探索空间。
3. miRNA 的差异表达分析：研究人员对不同光周期处理组进行差异表达分析，结果显示，LP42 与 SLP42 组有 21 个差异表达 miRNA（DEM），SP42 与 LP42 组有 31 个 DEM，SP42 与 SLP42 组有 29 个 DEM。这些差异表达的 miRNA 可能是光周期调控绵羊季节性发情的关键分子。
4. miRNA - mRNA 共表达网络分析：为了深入了解 DEM 的作用，研究人员预测了其靶基因并构建了共表达网络。结果发现，novel_320、novel_338 和 novel_339 靶向的调控 mRNA 数量最多，暗示它们在苏尼特羊季节性发情调控中可能发挥重要作用。
5. miRNA 靶基因的功能富集分析：通过 GO 和 KEGG 生物信息学分析，研究人员发现，在 3 个比较组中，DEM 靶基因在细胞过程、细胞部分、结合等 GO 条目以及凋亡和血小板激活信号通路中显著富集。这表明这些 DEM 可能通过影响这些通路参与绵羊季节性发情的调控。
6. 测序数据验证：为确保测序数据的准确性，研究人员随机选取 6 个 miRNA 进行 RT-qPCR 验证。结果显示，RT-qPCR 结果与 RNA-seq 表达趋势一致，证明了测序结果的可靠性。
7. 双荧光素酶活性测定：研究人员还对 3 个比较组中的 3 对 DEG-DEM 进行双荧光素酶活性测定，验证了 novel_338 与 PRDM1、novel_320 与 TRIM71、novel_339 与 PTPN13 之间的靶向关系，进一步明确了这些 miRNA 和靶基因在绵羊季节性发情调控中的作用。

在研究结论和讨论部分，研究人员发现，季节性发情作为动物适应环境变化的一种重要特性，其分子机制仍未完全明晰。在本研究中，虽然发现了一些与绵羊季节性发情相关的 miRNA 和靶基因，但目前还缺乏个体绵羊的直接实验证据，且 PRDM1、TRIM71 和 PTPN13 参与子宫生殖生理的下游机制也有待进一步探索，样本量较小也限制了研究结论的普适性。不过，这项研究首次将绵羊子宫 miRNA 与光周期联系起来，为后续研究提供了重要的方向和基础。研究人员还发现，除了已验证的靶基因，如 RUSC2、VANGL1 和 AADACL3 等基因也可能在子宫相关生理过程中发挥重要作用，值得进一步研究。

总的来说，该研究揭示了不同光周期下绵羊子宫 miRNA 的表达变化，鉴定出多个可能参与绵羊季节性发情调控的 miRNA - 基因对，如 novel_338 - PRDM1、novel_320 - TRIM71 和 novel_339 - PTPN13，为深入理解绵羊季节性发情的分子机制提供了宝贵的资源和理论依据，也为提高绵羊繁殖效率的研究开辟了新的方向。