基于单细胞转录组测序技术筛选牛体内囊胚性别特异性基因

【目的】探究牛体内雌性和雄性囊胚在mRNA水平上的特异性差异，挖掘雌性和雄性囊胚发育差异相关候选基因。【方法】参考GenBank中牛牙釉质基因（AMEL）序列（AMELX基因，登录号：NM_001014984.1；AMELY基因，登录号：NM_174240.2）设计引物，以胚胎内细胞DNA为模板，采用巢式PCR扩增技术鉴定单个牛体内囊胚的性别。选用确定性别的单个雌性和雄性囊胚为试验材料，采用Smart-Seq2扩增技术构建单个胚胎测序文库，应用Illumina HiSeq Xten高通量测序平台对单个胚胎进行单细胞转录组测序（scRNA-Seq），并进行了基因差异表达、GO功能和KEGG通路分析。【结果】通过巢式PCR扩增胚胎内细胞中的AMEL基因，确定了胚胎性别；基因表达分析筛选出两组之间差异表达基因（DEGs）6 160个，其中雌性特异性基因675个，雄性特异性基因305个；GO功能注释发现雌性特异性基因显著注释在核苷酸结合、信号转导调控、多细胞生物发育、细胞骨架等条目，雄性特异性基因显著注释在氧化磷酸化、线粒体、线粒体内膜、核糖体等条目；KEGG通路富集分析发现7条与雌性和雄性囊胚发育差异相关的通路，分别为代谢途径、糖酵解、磷酸戊糖途径、细胞衰老、氧化磷酸化、调节干细胞多能性的信号通路和Wnt信号通路；并利用GO和KEGG结果筛选出5个在牛体内囊胚期胚胎发育过程中具有直接或间接作用的基因：FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B。【结论】牛体内雌性和雄性囊胚之间存在广泛的转录差异，性别特异性基因FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B可能是直接或间接影响胚胎发育的关键基因。

Screening of Sex-specific Genes in vivo-Produced Bovine Blastocysts Based on Single-cell RNA Sequencing Technology