奶牛與肉牛不同生長發育階段肝臟轉錄組比較分析

周 樂 石彩霞 常晨城 王 宇 滿 達 高 靜 張文廣*

(1.內蒙古農業大學 動物科學學院，呼和浩特 010018；2.內蒙古自治區農業基因組大數據工程研究中心，呼和浩特 010018；3.內蒙古農業大學 獸醫學院，呼和浩特 010018;4.內蒙古農業大學 計算機與信息工程學院，呼和浩特 010018)

奶牛與肉牛的早期發育對奶牛群和肉牛群的后續發展很重要，因為生長良好的奶牛或肉牛可能會更早產犢并開始產奶或產肉，這不僅會增加利潤也會提高生長效應。對于牛場來說，奶牛或肉牛的身體大小會被檢測生長和跟蹤每只牛在整個育成期期間發育進展，以更好的進行育種選擇和管理。其中大多數肉牛育種過程中會以初生重和斷奶重等作為選擇標準，但已有研究發現與生長性狀相關的基因在不同年齡階段、品種及環境中存在差異[1-3]。為提高奶牛與肉牛生產的經濟效應和完善奶牛與肉牛的生長性狀，挖掘與牛生長性狀相關的基因，研究動物生長發育和生產力的基本作用機制以及探索生長發育調控機制對促進奶牛與肉牛分子育種具有很重要的意義。近年的研究主要是簡單的基于奶牛或肉牛品種進行與生長相關基因的挖掘和探索。Sadkowski等[4]研究以6～12月齡的波蘭黑白公牛骨骼肌為研究樣本，發現有53個基因在6～12月齡之間的表達方式可能表明它們在出生后會參與到牛骨骼肌的生長，發育和代謝變化。Lu等[5]研究將2個肉牛品種的垂體組織進行轉錄組分析，發現有8個基因在垂體中通過調節生長相關激素分泌來調節肉牛生長的候選基因。Zhang等[6]研究基于轉錄組測序對2個肉牛品種的背闊肌進行比較，發現他們之間的生長差異主要是代謝途徑中的脂肪分解和糖代謝。還有一些與肌內脂肪生成等有關研究，都是以奶牛或肉牛品種進行比較分析，發現與牛生長相關的基因或信號通路[7-8]。但除此之外，應該基于奶牛與肉牛品種之間轉錄組的差異比較，進一步探索發育機制和挖掘與生長性狀相關聯的基因及信號通路。

肝臟是哺乳動物體內最大的消化腺和代謝器官，在機體的消化、代謝等許多生理活動中存在不可缺少的重要功能：參與多種重要生物化合物的代謝和合成、生長信號通路內分泌控制、宿主對入侵病原體的防御以及外源物質的解毒[9-11]。由于肝臟在圍產期和育肥期時調節代謝的關鍵作用，很多研究都是探究肝臟對成年奶牛或肉牛的差異和作用機制。這些研究表明，在荷斯坦奶牛產后早期時脂質代謝、脂肪酸代謝和線粒體起重要作用；能量不平衡的奶牛和肉牛更難維持葡萄糖穩態，造成肝臟脂質代謝紊亂；肉牛在兩種成熟時期時可能造成肝臟對飼料效率的不同[12-14]。綜上所述，通過對不同品種及用途的奶牛或肉牛肝臟轉錄組進行比較，不僅可以研究奶牛與肉牛肝臟在生長發育中的基因表達變化差異，也可以揭示不同品種牛肝臟在生長發育階段中的變化趨勢為后期飼養管理和選育提供重要依據。

因此，本研究以荷斯坦奶牛與海福特肉牛分別作為奶牛和肉牛的代表，通過對6、9和12月齡3個不同生長發育階段的肝臟轉錄組數據進行生物信息學分析，獲得差異表達基因及功能通路。通過不同生長階段的海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟轉錄組數據進行生物信息學技術的分析，篩選在奶牛與肉牛不同生長階段的肝臟差異表達基因，旨在挖掘影響奶牛與肉牛在生長發育階段中產生差異的重要基因與潛在的信號通路，并探究奶牛與肉牛肝臟組織在不同生長發育階段的表達變化趨勢，有助于揭示肉牛與奶牛肝臟在生長發育階段中有關代謝途徑的變化與差異。

1 材料與方法

1.1 數據來源

牛肝臟轉錄組數據來源于NCBI 的高通量測序數據存儲庫SRA (Sequence read archive)，獲取碼PRJNA312148，共獲得12 個肝臟轉錄組數據，如表1所示，分別是3個不同發育階段的海福特肉牛(Hereford，Here，n=6)和荷斯坦奶牛(Holstein，Hols，n=6)，其中 6、9和12月齡是指不同發育階段，每一月齡中有2個重復樣本，6月齡海福特肉牛的樣本定義為Here_6MA和Here_6MB，6月齡荷斯坦奶牛的樣本定義為Hols_6MA和Hols_6MB，9月齡和12月齡以此類推。

表1 海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟轉錄組數據下載信息Table 1 Download information of liver transcriptome data for Hereford and Holstein cows

1.2 海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟基因表達量的計算

利用SRAtoolkit 軟件的fast-dump參數將高通量測序數據轉變為fastq文件，利用FastQC軟件對原始測序數據進行定量分析，將低質量以及未知堿基數目過多的reads過濾掉，獲得高質量的clean data。

利用Hisat2軟件將clean data與牛參考基因組(ARS-UCD1.2)比對，利用Stringtie 軟件對轉錄本組裝，之后采用R軟件的Ballgown包計算基因在每個樣本中的轉錄本表達量。使用FPKM(Fragment per kilobase of per million mapped reads)值來衡量基因的表達水平。

1.3 海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟差異表達基因(DEGs)分析

牛肝臟DEGs數據集來自6頭不同發育階段6(6月)、9(9月)和12月齡(12月)Here以及6頭不同發育階段6(6月)、9(9月)和12月齡(12月)Hols,通過不同品種相同發育月齡為標準，分為Here_6 M vs Hols_6 M；Here_9 M vs Hols_9 M；Here_12 M vs Hols_12 M這3組。使用DEseq2軟件對以上三組進行DEGs分析，在差異基因檢測過程中，將|log2(Fold Change)|≥2且P<0.05作為篩選標準，最后為了對比分析不同組別中DEGs的表達狀況，需繪制火山圖判斷DEGs的分布情況。

1.4 海福特肉牛與荷斯坦奶牛短時序表達分析

STEM(Short time-series expression miner)是通過針對短時間序列的基因表達數據(少于或等于8個時間點)進行聚類和可視化分析，其每個模式圖代表每組基因的時序性軌跡。得到的聚類模塊中有不同顏色的是顯著性表達模式(Bonferroni矯正后的P<0.05)，顏色相同的表達趨勢一樣。為了呈現更好的聚類效果，選擇每組之間差異明顯的cluster。

1.5 海福特肉牛與荷斯坦奶牛差異基因GO和KEGG功能富集

GO (Gene Ontology)富集分析是國際標準化的基因功能分類體系。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)是與Pathway相關的主要公共數據庫。本研究主要利用網站DAVID Functional Annotation Bioinformatics Microarray Analysis v6.8 (https:∥david.ncifcrf.gov/tools.jsp)進行功能富集分析，以P-value<0.05且FDR<0.1作為顯著富集的GO條目和Pathway通路的篩選標準。

2 結果與分析

2.1 海福特肉牛與荷斯坦奶牛轉錄組數據比對分析

利用Hisat2軟件將所有樣品的fastq文件分別與牛參考基因組ARS-UCD1.2進行比對。平均每個個體將近86%左右的reads比對到牛基因組。每個樣品的比對到參考基因組的信息如表2所示。

表2 海福特肉牛與荷斯坦奶牛RNA-Seq數據對比分析Table 2 RNA-Seq data mapping results statistics in Hereford and Holstein cattle

海福特肉牛與荷斯坦奶牛不同生長階段的轉錄組數據顯示，同一品種牛的不同生長階段中表達基因的數量不同，將每組重復樣本中表達基因數總和除去重復基因的數目，最終在海福特肉牛6月、9月和12月中分別鑒定到14 224、13 784和15 037個表達基因，在荷斯坦奶牛6月、9月和12月中分別鑒定到13 829、14 542和14 364個基因表達。在圖1中顯示了海福特肉牛和荷斯坦奶牛每個樣品中表達基因的數量，以FPKM表示(FPKM>0.5)，其中FPKM低于0.5的基因在后續分析中刪除。

由圖2可見(樣品命名詳情見材料與方法中的1.1)，可以通過主成分分析(PCA)探索所有牛肝臟樣品之間的全局關系。第一個主成分(PC1)解釋了基因表達的大部分差異都是通過品種而分離成兩大部分。第二主成分(PC2)是通過發育階段(6月、9月和12月)分離樣品，但分離的結果不是很明顯。結果發現肝臟組織中基因表達的主要差異可能是通過不同品種造成的，而在不同發育階段上不明顯。

圖1 海福特肉牛(a)和荷斯坦奶牛(b)基因表達量分布圖Fig.1 Distribution of gene expression of Hereford group (a) and Holstein group (b)

圖2 荷斯坦奶牛和海福特肉牛樣本PCA圖Fig.2 PCA group of Holstein and Hereford cattle

2.2 海福特肉牛與荷斯坦奶牛不同發育時期肝臟差異表達基因分析

基于PCA分析發現肝臟組織可能因品種不同而分離，但在不同生長階段中分離不明顯。因此，從海福特肉牛與荷斯坦奶牛在相同發育月齡中進行分析，通過DEseq2軟件包在肝臟組織中篩選出Here_6 M vs Hols_6 M、Here_9 M vs Hols_9 M 和Here_12 M vs Hols_12 M這3組中的DEGs，在火山圖(圖3)中可以很直觀的觀察到這三組DEGs的上下調情況，x軸為log2FC值，y軸為-lgP值。在不同發育階段中的海福特肉牛和荷斯坦奶牛中顯著差異表達的基因用綠點(下調)和紅點(上調)表示。經過差異基因的分析得到如下結果：1)海福特肉牛與荷斯坦奶牛在6月齡的DEGs為699個，其中373個DEGs在肉牛中表達上調，326個DEGs在奶牛中表達上調，最大log2FC值達到9.47(圖3(a))；2) 海福特肉牛與荷斯坦奶牛在9月齡的DEGs為486個，其中210個DEGs在肉牛中表達上調，276個DEGs在奶牛中表達上調，最大log2FC值達到23.38(圖3(b))；3) 海福特肉牛與荷斯坦奶牛在12月齡的DEGs為769個，其中405個DEGs在肉牛中表達上調，364個DEGs在奶牛中表達上調，最大log2FC值達到22.65(圖3(c))。根據FC值越大差異越顯著為標準，表3展示了這3組中差異顯著高表達前20的基因、P值和FC值。

圖3 海福特肉牛與荷斯坦奶牛6月(a)、9月(b)和12月(c)齡差異表達基因火山圖Fig.3 Volcano map of differentially expressed genes of Hereford and Holstein cattle in six (a),nine (b) and twelve (c) months of age

2.3 海福特肉牛與荷斯坦奶牛不同發育時期差異表達基因功能富集分析

2.3.1GO富集分析

將相同發育月齡不同品種牛的DEGs進行GO功能注釋，表4分別列出奶牛與肉牛在6月、9月和12月這3組中富集到最顯著的條目。結果如下：1)海福特肉牛與荷斯坦奶牛在6月齡中的699個DEGs富集后得到4個GO條目，屬于生物學過程(Biological process，BP)；2)海福特肉牛與荷斯坦奶牛在9月齡中的486個DEGs富集后得到11個GO條目，其中1個屬于生物學過程、10個屬于細胞組分(Cellular component，CC)；3)海福特肉牛與荷斯坦奶牛在12月齡中的769個DEGs富集后得到5個GO條目，其中1個屬于生物學過程、3個屬于細胞組分、1個屬于分子功能。

表3 海福特肉牛與荷斯坦奶牛6、9和12月齡Top20差異表達基因Table 3 Top 20 differentially expressed genes of Hereford and Holstein cattle in six,nine and twelve months of age

2.3.2KEGG富集分析

對海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟組織在相同發育月齡中的DEGs進行KEGG信號通路分析，結果如下：1) 海福特肉牛與荷斯坦奶牛在6月齡中的699個DEGs富集后得到17個信號通路，依據P-value排序，前10個顯著富集的信號通路分別為類固醇生物合成、代謝途徑、生物合成的抗生素、萜類化合物生物合成、藥物代謝-細胞色素P450、細胞色素P450對外源性藥物的代謝作用、化學致癌作用、甾類激素生物合成、藥物代謝-其他酶和戊糖和葡萄糖醛酸的相互轉換過程(圖4(a))；2) 海福特肉牛與荷斯坦奶牛在9月齡中的486個DEGs富集后得到8個信號通路，依據PValue排序，顯著富集的信號通路分別為吞噬體、類風濕性關節炎、細胞周期、造血細胞譜系、PPAR信號通路、I型糖尿病、肺結核和金黃色葡萄球菌感染(圖4(b))；3) 海福特肉牛與荷斯坦奶牛在12月齡中的769個DEGs富集后得到6個信號通路，依據P-value排序，顯著富集的信號通路分別為代謝途徑、生物合成的抗生素、PPAR信號通路、藥物代謝-細胞色素P450、類固醇生物合成和脂肪酸代謝過程(圖4(c))。

表4 6、9和12月齡功能富集分析GO條目統計圖Table 4 Statistical table of go items for function enrichment analysis in six，nine and twelve months of age

圖4 海福特肉牛與荷斯坦奶牛KEGG信號通路氣泡圖Fig.4 Bubble map of KEGG pathway for Hereford and Holstein cattle

通過比較海福特肉牛與荷斯坦奶牛參與脂質代謝相關通路基因表達情況，發現細胞色素P450信號通路和PPAR信號通路2個通路中差異表達基因的表達量存在差異，并且不同生長階段表達也不同。例如細胞色素P450信號通路包含的16個基因中，GSTM1、GSTM2和GSTM3這3個基因的表達量在6月齡中海福特肉牛遠遠高于荷斯坦奶牛，但在12月齡中荷斯坦奶牛卻遠遠高于海福特肉牛(表5)；PPAR信號通路包含的18個基因在海福特肉牛中表達均高于荷斯坦奶牛，但其中ACOX1、APOA1和ACADM這3個基因表達差異最顯著，均在海福特肉牛生長階段中表達量最高(表6)；還發現與天然免疫相關的通路中所包含的8個基因中BOLA-DQB、BLA-DQB和BOLA-DQA5這3個基因在海福特肉牛中的表達均高于荷斯坦奶牛(表7)。

表5 海福特肉牛與荷斯坦奶牛中細胞色素P450信號通路DEGs的表達量Table 5 The expression of DEGs in cytochrome P450 signaling pathway for Hereford and Holstein cattle

表6 海福特肉牛與荷斯坦奶牛中PPAR信號通路DEGs的表達量Table 6 The expression of DEGs in PPAR signaling pathway for Hereford and Holstein cattle

表7 海福特肉牛與荷斯坦奶牛中抗原呈遞信號通路DEGs的表達量Table 7 The expression of DEGs in Antigen presentation for Hereford and Holstein cattle

2.4 奶牛與肉牛時序性動態表達模塊分析

通過GO和KEGG功能富集分析結果發現海福特肉牛與荷斯坦奶牛肝臟組織在不同發育階段中基因表達不同，基于此，對DEGs進行了短時序表達分析，以了解在動態時序范圍內基因表達趨勢的變化。對海福特肉牛和荷斯坦奶牛6、9和12月齡共1 666個DEGs進行STEM分析。結果顯示，海福特肉牛中777個DEGs呈現出2種表達模式，其中6號模塊中579個DEGs在9～12月齡中的表達趨勢發生了變化，3號模塊中198個DEGs在6～9月齡和9～12月齡中的表達趨勢都發生了變化；而在荷斯坦奶牛中969個DEGs呈現出4種表達模式，其中7號模塊中467個DEGs和3號模塊中222個DEGs在6～9月齡和9～12月齡中的表達趨勢都發生了變化，6號模塊中222個DEGs在9～12月齡中的表達趨勢發生了變化，5號模塊115個DEGs在6～9月齡中的表達趨勢發生了變化(圖5)。

圖5 海福特肉牛與荷斯坦奶牛時序性表達基因的序列模塊Fig.5 Time-series modules of genes for Hereford and Holstein cattle

為了揭示奶牛與肉牛之間時序模塊中基因的表達趨勢和生長發育的關系，接下來重點選取兩組表達趨勢相同的6號模塊。通過KEGG富集，條形圖的長度代表通路中的-lgP值，值越大表示越顯著。結果表明，隨著時序動態變化6號模塊的表達趨勢為先升高到平穩，再降低，海福特肉牛肝臟中氨基酸生物合成、類固醇激素生物合成、乙醛酸和二羧酸代謝、藥物代謝-細胞色素P450和脂肪酸的新陳代謝過程表達在6～9月齡中處于正常表達狀態，在9～12月齡中表達下降。荷斯坦奶牛肝臟中細胞周期、p53信號通路、卵母細胞減數分裂過程表達在6～9月齡中處于正常表達狀態，在9～12月齡中表達下降。由此可見在奶牛與肉牛肝臟之間的代謝過程存在差異(圖6)。

3 討 論

3.1 奶牛與肉牛不同發育時期肝臟差異表達基因分析

數據標簽表示在此通路中所包含的基因數。The data label indicates the number of genes contained in this pathway.圖6 海福特肉牛與荷斯坦奶牛時序性表達基因的KEGG富集Fig.6 KEGG pathway of STEM genes for Hereford and Holstein cattle

通過差異分析、富集分析以及短時序模塊的聯合分析，本研究獲得了海福特肉牛與荷斯坦奶牛不同品種在相同發育階段的差異以及表達趨勢的不同。其中，發現6和12月齡中海福特肉牛與荷斯坦奶牛的DEGs表達個數較明顯，分別是699個差異基因和769個差異基因，而在9月齡中差異相比于其他2個月，差異不明顯，差異基因數量為486個。就差異分析結果來說，海福特肉牛與荷斯坦奶牛的肝臟組織在同一發育階段中確實存在差異。此外，通過KEGG富集分析，還發現PPAR信號通路和細胞色素P450這2個通路在生長階段中奶牛與肉牛脂質代謝上存在差異的信號通路，還有1條與天然免疫有關的信號通路。

細胞色素P450是代表著一個很大且可自身氧化的亞鐵血紅素蛋白家族，肝臟中的細胞色素P450參與維持脂質穩態(膽固醇、維生素D、氧化甾醇和膽汁酸代謝)以及內源性化合物(即膽汁酸)和外源物質(藥物)的解毒過程[16]。當部分細胞色素P450中的基因和酶表現出差異表達時，通常取決于牛的年齡和性別[17]。這與本文的結果皆證明在不同牛品種中細胞色素P450的差異表達較明顯。本研究中細胞色素P450信號通路中所包含的DEGs有16個，GSTM1、GSTM2和GSTM3這3個基因的表達量在6月齡中海福特肉牛遠遠高于荷斯坦奶牛，但在12月齡中荷斯坦奶牛卻遠遠高于海福特肉牛。GSTM1、GSTM2和GSTM3屬于谷胱甘肽轉氨酶(GST)基因家族。GST基因家族是解毒酶的關鍵基因家族之一，主要是基于谷胱甘肽和各種物質的親電中心進行結合，進而導致毒性損失并產生親水能力更強的物質，在不催化的情況下會隔離致癌物以及調控與解毒有關的信號通路[18]。

PPAR信號通路是一條與脂肪酸代謝、甾醇代謝以及脂肪分化密切相關的關鍵通路。大量的研究證實，在肝臟組織中與脂質代謝和脂肪生成相關的關鍵基因會參與到PPAR信號通路中[19-20]。本文結果與上述相似，并且還闡明了PPAR信號通路在參與奶牛和肉牛的肝臟代謝過程中發揮不同的功能。本研究中PPAR信號通路所包含的18個基因在海福特肉牛中表達均高于荷斯坦奶牛，但其中ACOX1、APOA1和ACADM這3個基因表達差異最顯著，均在海福特肉牛生長階段中表達量最高。其中有研究發現，酰基輔酶A氧化酶1(ACOX1)不僅可通過調節過氧化物酶體脂肪酸β-氧化促進牛前脂肪細胞的脂肪生成，還是通過標記輔助選擇進行肉質鑒定的重要候選基因[21-22]。

除了細胞色素P450信號通路和PPAR信號通路外，本研究還發現了與免疫相關的信號通路，包含了8個基因，其中BoLA-DQB，BLA-DQB，BoLA-DQA5這3個基因在海福特肉牛中的表達均高于荷斯坦奶牛，并且已被研究報道是牛組織相容性復合體(MHC)Ⅱ類基因家族成員，代表了免疫應答、抗病性和適應性的關鍵候選基因[23-24]。例如牛淋巴細胞抗原(BoLA)經過進化在中國耗牛品種中產生了應對各種病原體的免疫反應能力[25]。結果表明海福特肉牛與荷斯坦奶牛在生長階段中與脂肪生成、肉品質、免疫、抗病和適應性中存在差異，表明奶牛與肉牛這兩品種在生長過程中肉品質性狀、脂肪生成、免疫系統及適應性可能存在一定的差異。

3.2 奶牛與肉牛時序性動態表達模塊分析

STEM支持對具有相同時間表達模式的基因集進行基因本體(GO)注釋，為有效地對典型時間表達模式進行統計上嚴格的生物學解釋提供了一種方法[26]。使用STEM軟件研究奶牛與肉牛肝臟在不同發育過程中基因表達如何隨時間變化而變化，最后確定了1 666個DEGs的表達趨勢圖，獲得了它們在奶牛與肉牛不同發育階段的動態表達模式。其中在表達模式相同的6號模塊中，海福特肉牛有579個DEGs，而荷斯坦奶牛只有222個DEGs，這表明在6、9和12月齡這3個階段中奶牛與肉牛DEGs的個數在表達趨勢中存在差異，相對于奶牛來說，肉牛表達的基因數量更多。因此，選取奶牛和肉牛的肝臟在不同發育階段中相同的6號模塊進行探索，發現奶牛與肉牛之間時序動態表達模式存在差異。結果表明肉牛組中5個信號通路(包括40個DEGs)與氨基酸合成和脂質代謝有關，說明隨著肉牛生長進入成熟期時，氨基酸合成代謝和脂質代謝相關基因的表達水平呈現出下調的趨勢。氨基酸合成代謝可調節影響生物體健康、生長發育的代謝途徑，其中谷氨酸是肝臟尿素再生、谷胱甘肽生成和新蛋白合成的中心底物[27]，其作用在肉牛育成期肌肉生長階段尤為關鍵。同品種牛谷氨酸合成代謝和蛋白質含量的變化在生長階段和成熟期相比，成熟期的脂肪生成明顯高于育成階段[28]，這說明氨基酸合成代謝在成熟期脂肪增生階段的作用效果比育成階段的作用效果更顯著。脂質代謝是影響肉牛生長發育速度的重要生物學功能。這結果與Mukiibi等[29]研究結果一致，在夏洛萊牛中發現19個與脂質代謝有關的基因在快速生長階段中表達下調以及在安格斯牛中發現8個與脂肪生成有關的基因在月齡較大的肝臟組織中表達也下調。12月齡的肉牛已接近體成熟，身體發育也接近成熟并且有快速增重傾向，這可能是與脂質代謝有關的DEGs在該階段表達下調的原因。這也與Mitchell[30]綜述中總結到快速生長階段中脂質合成和脂肪沉積過程減弱，進而產生更多的肉這一結論更貼合。綜上，氨基酸合成和脂質代謝在肉牛生長發育階段中發揮著重要的作用，其表達變化可能是在早期發育階段中影響肌肉生長及脂肪沉積而上升，但在后期發育階段中為不影響育肥期快速增重而下降。

奶牛組中結果顯示3個信號通路(包括22個DEGs)與細胞周期、p53信號通路、卵母細胞減數分裂有關，其隨著時序表達的變化而變化，說明隨著奶牛生長進入成熟期時，細胞周期、p53信號通路相關基因的表達水平呈現出下調的趨勢。細胞周期是細胞生命活動的基本過程，其通過調控G1、S、G2和M個時期中的細胞周期調控因子完成周期[31]。當機體應對外界刺激時細胞周期過程中會出現細胞周期G1阻滯現象產生保護作用，有助于維持基因穩定以及修復受損的DNA，從而減少突變的發生，避免將突變基因遺傳到子代細胞[32]。安志芳等[33]研究已證明當受到外界刺激時，機體通過抑制細胞周期下游基因的表達阻滯細胞周期G1期，從而提供充足時間進行DNA修復，保證DNA復制的準確性。奶牛在發育期向成熟期過渡時機體處于敏感時期，這可能會導致細胞周期下游基因的表達降低，從而影響細胞周期表達下調。P53信號通路主要功能是調節細胞周期和細胞凋亡，進而促進DNA修復[34]。在接近成熟期時表達不斷下調，與細胞周期表達下降結果保持一致，說明這一階段中奶牛的生理狀態較不穩定，體內很多系統正在建立過程中。總的來說，這些發現表明奶牛在生長發育階段中的狀態較不穩定，因此在育成期時應提供良好的飼養管理和營養以確保高效且穩定的生長發育。

4 結 論

本研究集通過荷斯坦奶牛和海福特肉牛肝臟轉錄組數據在6、9和12月齡這3個生長階段進行生物信息學技術分析，結果表明：奶牛與肉牛肝臟在不同生長階段中存在差異，主要表現在信號通路中，例如PPAR信號通路、細胞色素P450信號通路和免疫反應中存在明顯差異，其次還表現在基因動態表達變化也存在差異，這進一步為奶牛與肉牛肝臟生長發育的遺傳機制提供了依據。