奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究知識圖譜分析

張 帆，張海亮，羅漢鵬，米思遠(yuǎn)，邱文卿，初 芹，王雅春*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193；3.北京市農(nóng)林科學(xué)院，北京 100089)

泌乳奶牛正常體溫為38.5～39.3 ℃，其適宜的環(huán)境溫度范圍為5～25 ℃[1]。當(dāng)環(huán)境溫度高于25 ℃時，奶牛機(jī)體受到超過自身體溫調(diào)節(jié)能力的高溫刺激，作用于垂體-腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)而引起機(jī)體非特異性防御反應(yīng)和特異性障礙在內(nèi)的全身性適應(yīng)癥，即產(chǎn)生熱應(yīng)激綜合征(下文簡稱熱應(yīng)激)[2]。熱應(yīng)激狀態(tài)下，奶牛的采食量下降，奶牛易處于能量負(fù)平衡狀態(tài)，從而降低產(chǎn)奶量和繁殖性能。隨著全球氣候變暖，熱應(yīng)激給畜牧業(yè)帶來的危害愈發(fā)嚴(yán)重，僅在美國，每年因熱應(yīng)激造成的畜牧業(yè)直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)23.6億美元[3]。了解奶牛熱應(yīng)激的遺傳機(jī)制，選育奶牛的熱應(yīng)激抗性已成為奶牛育種的新目標(biāo)[4]。

奶牛熱應(yīng)激抗性是一個復(fù)雜性狀，其遺傳力較低。傳統(tǒng)育種對熱應(yīng)激抗性的選育難度較大，分子育種手段為熱應(yīng)激抗性性狀的選育提供了新的可能[5]，研究奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制是開展上述工作的基礎(chǔ)。隨著分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)的發(fā)展，奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究也不斷深入。在2010年以前，主要集中在熱應(yīng)激對細(xì)胞和早期胚胎發(fā)育的影響，主要包括卵母細(xì)胞和囊胚前期胚胎[6-7]。2010年以后，研究逐步深入到熱應(yīng)激相關(guān)基因多態(tài)性和轉(zhuǎn)錄水平[4,8-9]。此外，熱應(yīng)激還可以通過增加熱休克轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock transcription factor 1，HSF1)活性提高熱應(yīng)激相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平[10]，通過某些miRNA促進(jìn)或抑制一些基因的表達(dá)。例如，熱應(yīng)激可通過miRNA-541影響HSP27的表達(dá)[11]。當(dāng)下，國際上有關(guān)奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的文獻(xiàn)與日俱增，2000年以前，該領(lǐng)域年平均發(fā)文量在20篇以下，2010年之后，年平均發(fā)文量達(dá)50篇以上，該領(lǐng)域的年發(fā)文量目前仍在高速增加。因此，對該領(lǐng)域的科技文獻(xiàn)進(jìn)行深入挖掘十分必要，能幫助科研工作者及時了解奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制領(lǐng)域及其研究熱點，篩選有價值的信息。

知識圖譜分析是將應(yīng)用數(shù)學(xué)、圖形學(xué)、信息可視化技術(shù)和信息科學(xué)等學(xué)科的理論方法與計量學(xué)引文分析、共現(xiàn)分析等相結(jié)合，利用可視化圖譜展示學(xué)科的核心框架、發(fā)展歷史、前沿領(lǐng)域和整體知識框架的多學(xué)科融合的一種研究方法[12]。Citespace V軟件系統(tǒng)是一款用于計量和分析科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的信息可視化軟件，其主要利用Web of Science核心合輯數(shù)據(jù)庫，通過主題搜索和下載搜索記錄(全記錄與參考文獻(xiàn))獲得供其分析的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文利用Citespace V對國際和國內(nèi)有關(guān)奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的科技文獻(xiàn)進(jìn)行了可視化分析，包括文獻(xiàn)共被引分析和關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，剖析了國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究趨勢，對一些高被引文獻(xiàn)和高產(chǎn)作者進(jìn)行了解讀，并對熱應(yīng)激的部分轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式進(jìn)行了簡要分析。

1 數(shù)據(jù)來源與研究工具

1.1 數(shù)據(jù)來源

為了解國際上奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的總體情況，本文對該領(lǐng)域近 30 年文獻(xiàn)進(jìn)行了知識圖譜分析。所收集的數(shù)據(jù)來自美國湯森路透公司開發(fā)的Web of Science專業(yè)信息檢索平臺中的核心合集。以TS=((“Thermal stress” OR “Temperature stress” OR “Heat shock” OR “Heat tolerance” OR “Heat resistance”) AND (“Gene*”) AND (“Cattle” OR “Dairy cow” OR “Holstein” OR “Bovine” OR “Brahman” OR “Senepol” OR “Sahiwal” OR “Jersey”))為檢索式進(jìn)行了主題檢索，檢索時間段為數(shù)據(jù)庫默認(rèn)的1990—2020年，共檢索到1 026條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。分析的基本單元包括作者姓名、標(biāo)題、摘要、發(fā)表日期、研究單位和引文，數(shù)據(jù)庫的截止時間為2020年7月14日。

為了對比國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域的研究近況，本文還以SU=(熱應(yīng)激+熱休克+耐熱性)*(基因+遺傳+表達(dá)+轉(zhuǎn)錄+調(diào)控)*(牛+荷斯坦+反芻動物+羊)為檢索式在中國知網(wǎng)進(jìn)行專業(yè)檢索，檢索時間段為1990—2020年，共檢索到 52 篇文獻(xiàn)。數(shù)據(jù)庫的截止時間為2020年7月14日。

1.2 研究工具

本研究運(yùn)用文獻(xiàn)計量學(xué)方法，同時，借助繪制學(xué)科知識圖譜展示和分析奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究狀況和研究熱點，使用的文獻(xiàn)信息可視化工具為Citespace V軟件[13]。

2 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的國際發(fā)文情況

2.1 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的國際發(fā)文量

第一篇關(guān)于牛熱應(yīng)激的文章發(fā)表于1979年，其后10年間未發(fā)表過相關(guān)文獻(xiàn)，直至1990年，熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究再次出現(xiàn)在人們的視野中；1990—2020年，奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制領(lǐng)域的國際發(fā)文量如圖1所示。這一時期，該領(lǐng)域的國際年發(fā)文量呈上升趨勢。根據(jù)Web of Science數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果，2006年之后該領(lǐng)域的年發(fā)文量激增。2020年數(shù)據(jù)采集時的最后更新時間為2020年7月14日，該年度的發(fā)文量為不完全統(tǒng)計。

圖1 1990—2020年奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制領(lǐng)域的國際發(fā)文量Fig.1 The number of international literature published annually on genetic mechanisms of heat stress in dairy cows from 1990 to 2020

2.2 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的高被引文獻(xiàn)

通過共被引文獻(xiàn)分析，國際上奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究影響力較大的時期為2008—2012年，高被引文獻(xiàn)主要集中于該時期，被引頻次最高的前10篇文獻(xiàn)[14-23]見表1。前10篇高被引文獻(xiàn)中，5篇為綜述類文章，5篇為研究性文章。前10篇高被引文獻(xiàn)中的5篇發(fā)表在《Journal of Dairy Science》期刊上，該雜志是發(fā)表奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的主陣地。

被引頻次排名第1的文獻(xiàn)是Collier等[14]于2008年發(fā)表在《Journal of Dairy Science》期刊上名為“Invited Review:Genes involved in the bovine heat stress response”的綜述。該文章首先提出當(dāng)奶牛皮膚溫度超過35 ℃時開始儲存熱量，個體的基因表達(dá)開始出現(xiàn)一系列變化，包括：1)熱休克轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock transcription factor 1，HSF1)激活；2)熱休克蛋白(HSP)表達(dá)增加；3)糖代謝增加；4)內(nèi)分泌系統(tǒng)激活；5)外泌熱休克(HSP)蛋白激活免疫系統(tǒng)。Collier等在文章中介紹了牛對熱應(yīng)激的適應(yīng)可能是由一系列基因表達(dá)變化所導(dǎo)致，結(jié)合最新的研究進(jìn)展，表觀遺傳學(xué)修飾可能是造成基因表達(dá)改變的原因之一。第5篇是Basiricò等[18]于2011年在《Cell Stress Chaperones》上發(fā)表的“Cellular thermotolerance is associated with heat shock protein 70.1 genetic polymorphisms in Holstein lactating cows”，該研究發(fā)現(xiàn)，HSP70啟動子區(qū)域的兩個SNPs與奶牛原代培養(yǎng)細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMC)的mRNA表達(dá)有關(guān)，能夠降低熱應(yīng)激下PBMC的凋亡率，并指出，這兩個SNPs能增強(qiáng)細(xì)胞對熱應(yīng)激的免疫應(yīng)答能力。第7篇文獻(xiàn)[20]“Heat shock-induced apoptosis in preimplantation bovine embryos is a developmentally regulated phenomenon”介紹了熱應(yīng)激導(dǎo)致定植前牛胚胎凋亡率增加，且這種凋亡主要發(fā)生在16細(xì)胞期，作者還發(fā)現(xiàn)，胚胎早期經(jīng)歷輕度熱應(yīng)激可增加胚胎的耐熱性。第8篇文獻(xiàn)[21]“Genetic components of heat stress for dairy cattle with multiple lactations”利用生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)，通過隨機(jī)回歸測定日模型估計了奶牛熱應(yīng)激耐受性的方差組分，結(jié)果顯示，熱應(yīng)激耐受性的遺傳方差隨胎次的增加而增加，不同胎次之間熱應(yīng)激耐受性的遺傳相關(guān)均高于0.8。第10篇文章[23]為“Effect of heat stress on the expression profile of Hsp90 among Sahiwal (Bosindicus) and Frieswal (Bosindicus×Bostaurus) breed of cattle:A comparative study”，該研究對比了夏季沙希華牛(Sahiwal)和荷斯坦牛血液中熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)含量及PBMC在體外熱應(yīng)激情況下的活力，發(fā)現(xiàn)沙希華牛血液中HSP90含量和PBMC活力均顯著高于荷斯坦牛，作者認(rèn)為血液中的HSP90增加了牛的耐熱性。

2.3 研究奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的主要機(jī)構(gòu)與作者

2.3.1 主要發(fā)文機(jī)構(gòu) 1990—2020年，奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的主要機(jī)構(gòu)按發(fā)文頻次排序的前10位如表2所示，這些機(jī)構(gòu)分別位于美國東南部、巴西、法國、印度、中國和澳大利亞，主要處于熱帶和亞熱帶地區(qū)，這些國家和地區(qū)所飼養(yǎng)的牛群均會受到不同程度的熱應(yīng)激。這10個機(jī)構(gòu)的論文產(chǎn)出量之和占全部文獻(xiàn)(1 026篇)的26.2%。

表2 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究發(fā)文量前10的研究機(jī)構(gòu)Table 2 The top 10 institutions with the greatest number of paper on the genetic mechanism of heat stress in dairy cows

2.3.2 主要發(fā)文作者 根據(jù)Web of Science數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果，1990—2020年發(fā)文量排序前10名作者如表3所示，這些作者發(fā)表的文獻(xiàn)從9～43篇 不等。對發(fā)文量較高作者的研究方向進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Peter團(tuán)隊主要進(jìn)行牛繁殖過程與熱應(yīng)激有關(guān)的研究，其在轉(zhuǎn)錄組水平[24]、全基因組水平[25]、基因水平[26]和生理水平[27]均進(jìn)行了研究，研究對象主要為牛卵母細(xì)胞和早期胚胎。例如，2016年其發(fā)文介紹了HSPA1L(heat-shock 70-kDa protein-1-like，70kDa熱休克蛋白1樣蛋白基因)啟動子區(qū)域的缺失突變有利于受精卵在熱應(yīng)激狀態(tài)下存活[28]。Kumar團(tuán)隊對熱應(yīng)激遺傳機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究，2003年其發(fā)表的第一篇文章指出，HSP70(heat shock protein 70，熱休克蛋白70)基因啟動子區(qū)AP2盒區(qū)域的胞嘧啶缺失導(dǎo)致熱應(yīng)激時HSP70基因表達(dá)水平降低，從而降低了奶牛的耐熱能力[29]；其發(fā)表最高被引文章指出，耐熱性更好的沙希華牛PBMC的活力和HSP90基因的表達(dá)量均高于荷斯坦牛[30]；在最近的研究中，其從單個基因的表達(dá)水平拓展到全基因組水平的轉(zhuǎn)錄研究，2020年對熱應(yīng)激下荷斯坦牛皮膚成纖維細(xì)胞進(jìn)行了全基因組表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，上調(diào)基因主要影響蛋白質(zhì)加工和NOD樣受體(NOD-like receptors)途徑，而下調(diào)基因則與細(xì)胞周期、新陳代謝和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)[31]。

表3 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究發(fā)文量頻次排前10的作者Table 3 The top 10 authors with the greatest number of paper on the genetic mechanism of heat stress in dairy cows

3 國際上奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的熱點詞

3.1 高頻熱點詞匯的界定

本文對奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制文獻(xiàn)中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞頻次(以軟件中統(tǒng)計的頻次為準(zhǔn))和時間段進(jìn)行了統(tǒng)計，以透視該領(lǐng)域不同時期的科研熱點及發(fā)展歷程。圖2 和 圖3 展示了1990—2020年奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究中熱點詞匯和突現(xiàn)強(qiáng)度排名前20的詞匯。通過“gene”、“expression”、“heat shock protein”、“chaperone”、“embryo”和“bovine oocyte”這些詞匯能看出，奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的前期研究主要以熱休克蛋白和其他相關(guān)基因的表達(dá)及作用為主要切入點，研究的主要對象包括卵母細(xì)胞和胚胎?！皌hermotolerance”、“SNP”和“oxidative stress”的突現(xiàn)時間一直持續(xù)到現(xiàn)在，說明這些主題是目前的研究熱點，篩選牛耐熱性的遺傳標(biāo)記成為了熱門話題，熱應(yīng)激引起氧化應(yīng)激也逐漸被大家所關(guān)注。

圖2 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的熱點詞匯Fig.2 Hot vocabulary on genetic mechanism of heat stress in dairy cows

圖3 1990—2020年突現(xiàn)強(qiáng)度前20的熱點詞匯Fig.3 The top 20 keywords with the strongest citation bursts from 1990 to 2020

3.2 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制領(lǐng)域的研究狀況

3.2.1 熱應(yīng)激對奶牛繁殖性能的影響 熱應(yīng)激狀態(tài)下，奶牛卵巢的生長發(fā)育活動與功能被抑制，發(fā)情表現(xiàn)變差、卵泡發(fā)育和生長減慢、卵母細(xì)胞質(zhì)量變差、繁殖性能降低[32]。此外，高溫高濕環(huán)境易引起奶牛陰囊和睪丸溫度的升高，造成睪丸生殖上皮變性，影響精子的發(fā)育與成熟，改變精液品質(zhì)[33]。由于熱應(yīng)激對奶牛繁殖性能的重大影響，且繁殖過程中生殖細(xì)胞極易受表觀遺傳修飾的影響，故熱應(yīng)激對奶牛繁殖性能的影響機(jī)制一直受到關(guān)注。公畜繁殖力的研究中發(fā)現(xiàn)，在睪丸中過氧化物酶體增殖物活化受體γ共激活因子-1(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1，PGC-1)和HSP70可以保護(hù)生殖細(xì)胞和睪丸間質(zhì)細(xì)胞免受熱應(yīng)激和氧化應(yīng)激的影響[34]。此外，Sigdel等[35]通過全基因組測序及通路富集分析發(fā)現(xiàn)，受精和發(fā)育、蛋白質(zhì)錯誤折疊、細(xì)胞對氧化應(yīng)激的反應(yīng)和鈣離子穩(wěn)態(tài)這些過程中顯著富集了熱應(yīng)激下與奶牛受孕能力相關(guān)的基因。

3.2.2 奶牛熱休克蛋白 熱休克蛋白是機(jī)體在不利環(huán)境因素刺激下，合成的一組特殊蛋白[36]。其在應(yīng)激條件下合成增加，主要生物學(xué)功能包括分子伴侶、胚胎發(fā)育、細(xì)胞凋亡和免疫應(yīng)答等。鑒于熱休克蛋白(heat shock protein，HSP)在細(xì)胞分裂、分化和凋亡等生命基本過程中的關(guān)鍵作用，大量研究集中于HSP及其基因表達(dá)的反應(yīng)調(diào)節(jié)，熱應(yīng)激條件下產(chǎn)生的HSP及其相關(guān)基因的表達(dá)將會對個體的生理功能產(chǎn)生不同程度的影響，這些基因可能對奶牛熱應(yīng)激的研究有重要意義，為篩選耐熱、高產(chǎn)奶牛提供理論依據(jù)。

3.2.3 奶牛熱應(yīng)激相關(guān)的單核苷酸多態(tài)及候選基因 隨著測序技術(shù)的發(fā)展，挖掘與熱應(yīng)激相關(guān)的SNP和候選基因已經(jīng)成為了熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究領(lǐng)域的新熱點。自2016年起，相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量呈現(xiàn)激增趨勢并且延續(xù)至今，所涉及的基因包括HSF1[37]、HSPB8[38]、ASHA2[39]、MYO1A[40]、MTOR[41]、HSP70-1[42]、EIF2AK4[43]、HSP90AA1[44-45]和ATP1A1[46]等，部分SNPs和候選基因信息見表4。與熱應(yīng)激相關(guān)的SNPs位于這些基因的各個位置，包括內(nèi)含子、外顯子和3′UTR等。

表4 部分與奶牛熱應(yīng)激相關(guān)的部分SNPs和基因Table 4 Some SNPs and genes related to heat stress in dairy cows

3.2.4 氧化應(yīng)激(oxidative stress) 在機(jī)體正常生理狀態(tài)下，線粒體電子傳遞過程中總氧氣的1%[47]～24%[48]會通過電子泄露而被還原成超氧化物，再通過超氧化物歧化酶還原成H2O2，再進(jìn)一步降解。正常的生理狀態(tài)下，機(jī)體的氧化和抗氧化隨時存在并處于平衡狀態(tài)，并不會產(chǎn)生氧化應(yīng)激而影響機(jī)體健康[49]。當(dāng)熱應(yīng)激發(fā)生時，細(xì)胞的能量需求增加；急性熱應(yīng)激時，細(xì)胞的能量需求是正常情況的兩倍[50-51]。線粒體產(chǎn)能增加后，電子載體(如輔酶Q)大量被還原[52]、電勢差變大[53]和線粒體內(nèi)氧濃度升高等可能會導(dǎo)致活性氧(ROS)增加。隨著研究的深入，越來越多的研究人員意識到熱應(yīng)激在誘導(dǎo)產(chǎn)生氧化應(yīng)激過程中的重要作用[54-55]。

4 奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究國際發(fā)展脈絡(luò)及現(xiàn)狀

1990—2008年，奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究主要關(guān)注熱休克蛋白基因和其他相關(guān)基因在熱應(yīng)激時表達(dá)量的變化、熱休克蛋白對細(xì)胞的保護(hù)作用[56-57]以及熱應(yīng)激所引起的生理變化情況[45,58-59]。2008—2014年是熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的轉(zhuǎn)折點，這期間相關(guān)文獻(xiàn)呈突發(fā)性增長，對熱應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)的研究更加深入，同時，開始出現(xiàn)對熱應(yīng)激相關(guān)基因多態(tài)性的研究。2014—2020年，篩選熱應(yīng)激相關(guān)SNP的研究成為新的熱點[45]，同時，研究人員也對表觀遺傳和miRNA在熱應(yīng)激轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中所起的關(guān)鍵作用進(jìn)行了深入探究。此外，熱應(yīng)激對動物繁殖性能的影響也成為了研究的熱點[60-62]。

目前，最新的研究顯示，熱應(yīng)激涉及復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并且越來越多的證據(jù)表明，表觀遺傳調(diào)控和miRNA在熱應(yīng)激誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起著重要的調(diào)控作用。在Shen等[63]的研究中，熱應(yīng)激能夠?qū)е录?xì)胞質(zhì)中miRNA-541表達(dá)量減少，使HSP27表達(dá)量增加，進(jìn)而抑制熱應(yīng)激下細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞自噬。此外，miRNA-370和miRNA-543顯著下調(diào)HSP40的表達(dá)量[64]，miRNA-122通過靶向調(diào)控FOXO3基因mRNA進(jìn)而調(diào)控HSP70的表達(dá)量[65]，上述研究都證明，miRNA在熱應(yīng)激調(diào)控機(jī)制中起到關(guān)鍵的作用。

表觀遺傳也能通過調(diào)控HSP70進(jìn)一步調(diào)節(jié)熱應(yīng)激反應(yīng)。例如，2017年，Kisliouk等[66]發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激會使HSP70基因啟動子區(qū)域CpG甲基化水平升高，減少核小體去乙?；傅哪技?，增加HSP70啟動子上的組蛋白3乙?；?，并最終導(dǎo)致HSP70的轉(zhuǎn)錄增加。2020年，Kisliouk等[67]又發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激直接引起zeste同源物2的增強(qiáng)子(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)mRNA N6-腺苷酸甲基化(m6A)水平增加，EZH2和BDNF基因表達(dá)水平降低，并降低雛雞的耐熱性。此外，最新研究發(fā)現(xiàn)，表觀調(diào)控和miRNA對熱應(yīng)激調(diào)控具有協(xié)同作用。例如，Rosenberg等[68]發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激通過miRNA-26a降低EZH2的轉(zhuǎn)錄水平，導(dǎo)致IL6內(nèi)含子1上組蛋白3的甲基化水平增加，從而減少了NFkB與白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6，IL6)內(nèi)含子1結(jié)合，最終提高雛雞耐熱抗性。

5 國內(nèi)奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究進(jìn)展

目前，我國研究人員針對奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制進(jìn)行的研究較少。因此，將其他畜種的相關(guān)研究也納入考察范圍。共搜索到52篇相關(guān)文獻(xiàn)。其中，以熱應(yīng)激、熱休克蛋白和多態(tài)性為主題的文獻(xiàn)最多，共計35篇，7篇以中國荷斯坦牛為研究對象。2008—2010年間共發(fā)表15篇文獻(xiàn)，占總文獻(xiàn)的29%，在2009年前后，有關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量最多。目前，國內(nèi)對奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究較少，研究不夠深入，這一領(lǐng)域還處于初級階段。

在國內(nèi)，熱休克蛋白同樣是熱應(yīng)激遺傳機(jī)制研究的熱門話題，包括HSP70、HSP90和sHSP等。例如，程維杰等[42]發(fā)現(xiàn)，HSP70基因編碼區(qū)1 623位點的SNP與奶牛直腸溫度顯著相關(guān)，GA個體的直腸溫度顯著低于GG和CC個體；吳國良等[69]發(fā)現(xiàn)，HSP70基因3′側(cè)翼區(qū)存在與熱應(yīng)激相關(guān)的SNP，并且該位點與HSP70的轉(zhuǎn)錄相關(guān)。2009年以前，國內(nèi)對熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的研究主要集中于：1)熱應(yīng)激相關(guān)基因在熱應(yīng)激條件下的差異表達(dá)情況[70-72]；2)熱休克蛋白及其他熱應(yīng)激相關(guān)基因?qū)釕?yīng)激下細(xì)胞的保護(hù)作用[73]。2009—2014年，從研究熱休克蛋白基因及其他相關(guān)基因的表達(dá)情況逐步拓展到對這些基因多態(tài)性的研究，進(jìn)一步挖掘這些基因上存在的耐熱遺傳標(biāo)記[74-75]，熱門的基因有HSP70[75]、HSF1[76]和PPAR-α[77]等。2014—2020年，開始分析熱應(yīng)激信號通路[78]及研究熱應(yīng)激相關(guān)的非編碼RNA[79]。例如，胡煜等[80]發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激會顯著下調(diào)miRNA181a和miRNA486的表達(dá)，極顯著上調(diào)miRNA486的表達(dá)；此外，鄭月等[81]也發(fā)現(xiàn)，miRNA181a在熱應(yīng)激奶牛的血清中顯著下調(diào)，miRNA181a 的靶基因與應(yīng)激反應(yīng)以及免疫功能密切相關(guān)。

6 總結(jié)與展望

基于Web of Science核心合輯數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)收錄的國際和國內(nèi)有關(guān)奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的文獻(xiàn)，本文運(yùn)用Citespace V軟件繪制了該領(lǐng)域的共現(xiàn)知識圖譜，分析了該領(lǐng)域的研究和發(fā)展情況，并重點分析了高被引文獻(xiàn)及研究前沿的熱點詞匯。國際上，從1990年開始，研究奶牛熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的熱潮一直延續(xù)至今，該領(lǐng)域的發(fā)文量和研究熱度不斷提高。熱休克蛋白、單核苷酸多態(tài)性、氧化應(yīng)激和與繁殖性能的關(guān)系一直是該領(lǐng)域的熱門話題。在熱應(yīng)激相關(guān)基因的表達(dá)中，表觀修飾和miRNA是目前研究最廣泛的兩種調(diào)控方式。隨著測序技術(shù)發(fā)展和多組學(xué)概念的引入，遠(yuǎn)程增強(qiáng)子調(diào)節(jié)基因表達(dá)、非編碼RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、組蛋白表觀修飾等調(diào)控機(jī)制可能成為研究熱應(yīng)激遺傳機(jī)制的新熱點。將來，更多與熱應(yīng)激相關(guān)的候選基因、通路和相關(guān)調(diào)控機(jī)制被挖掘出來，將為我們提供充足的奶牛耐熱性的遺傳標(biāo)記，為奶牛耐熱性選育奠定理論基礎(chǔ)。