动物科学Animal Science
本研究制备了在骨骼肌组织中特异表达人FST基因的转基因(TG)猪,并进行了表型鉴定。相较于野生型(WT)猪,TG猪骨骼肌重量显著增加(P<0.05),脂肪沉积显著减少(P<0.05),代谢状态显著改善(P<0.05)。根据表型变化,利用RNA-seq技术对WT猪和TG猪的骨骼肌(酵解型:背最长肌,氧化型:腰大肌)、白色脂肪(皮下脂肪:背部皮下脂肪,内脏脂肪:腹膜后脂肪)和肝脏共6个组织进行了转录组比较分析。结果表明,PIK3-AKT信号通路、钙离子信号通路及氨基酸代谢通路在FST诱导的骨骼肌肥大中具有重要作用;MYH7基因(决定I型肌纤维)表达量的相对比例在TG猪腰大肌中显著减低,氧化磷酸化和脂肪酸代谢等相关信号通路也在TG猪腰大肌中显著下调;相较于WT猪,TG猪脂肪中的AMPK信号通路、脂代谢相关通路发生显著变化,脂质合成、脂质分解及脂质储存相关基因表达量在皮下脂肪中显著降低,脂质分解相关基因表达量在腹膜后脂肪组织中显著升高。肝脏组织中,TGF-β信号通路相关基因在TG猪中显著下调。这些结果将有助于理解卵泡抑素引起猪表型变化的分子机制,为该候选靶点进一步在分子育种中的应用提供了基础数据。
脂肪是维持生命不可缺少的营养物质和基本代谢产物,牛奶中富含脂肪酸,包括多种饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。miRNA和mRNA在乳腺组织乳脂代谢的调控中起重要作用,有研究表明,脂质代谢具有复杂的转录调控作用,但人们对通过miRNA-mRNA相互作用调控乳脂合成的机制知之甚少。本研究以泌乳后期(分娩后270d和315d)的牛乳腺组织进行转录组测序,鉴定调控乳脂代谢的关键基因,共筛选出1207个差异共表达基因,其中包括828个上调基因和379个下调基因。选择转化生长因子-α (TGFA) 基因为本实验的靶向目的基因,采用荧光素酶报告基因、Western blotting和qRT-PCR检测进行进一步的功能研究。结果表明了miR-140是TGFA的上游调控因子,miR-140能抑制(P < 0.01)牛乳腺上皮细胞 (BMECs) 和甘油三酯(TAGs)产生;相反,TGFA促进(P < 0.01)不饱和脂肪酸和TAG生成。拯救实验进一步表明了miR-140/TGFA调控机制。综上所述,这些结果表明了miR-140/TGFA通路可以抑制(P < 0.01)奶牛乳腺上皮细胞中的乳脂代谢的进行,通过遗传手段改善牛奶品质。本研究的创新点主要表现为:目前,国内外的研究大部分集中于四个泌乳阶段的研究,而很少有人专注于两个泌乳阶段的研究,而且大家的研究方向都倾向于泌乳初期,盛期和中期的研究,很少有人把注意力放在泌乳后期的两个阶段,以至于奶牛泌乳后期乳脂代谢的大数据都很少,不能使得牧场工作人员对奶牛饲养工作有更全面的了解,而本研究集中于泌乳后期的两个阶段的研究,有效的帮助牧场工作人员对泌乳后期奶牛体内脂质代谢知识的了解,也弥补了国内外在此阶段研究缺失的遗憾。
本研究以东北农业大学肉鸡高、低腹脂双向选择品系1-7周龄鸡只和永生化鸡前脂肪细胞(ICP2细胞)为材料,利用RT-qPCR和Western blot方法分析HBP1在脂肪组织和前脂肪细胞分化过程中的表达模式;以稳定过表达HBP1的ICP2细胞、敲除HBP1的ICP2细胞以及各自的对照细胞为材料,利用油红O染色、RT-qPCR和Western blot检测过表达/敲除HBP1对鸡前脂肪细胞分化的影响;利用信号通路分析试剂盒筛选HBP1调控鸡前脂肪细胞分化的潜在信号通路;在稳定过表达HBP1的ICP2细胞中添加信号转导和转录激活因子3(STAT3)的化学抑制剂或转染siRNA进行功能拯救实验。结果:基因表达分析结果表明,HBP1的表达与鸡腹部脂肪沉积和前脂肪细胞分化有关。过表达HBP1抑制鸡前脂肪细胞分化(P<0.05),敲除HBP1促进鸡前脂肪细胞分化(P<0.05)。进一步研究发现,HBP1靶向激活Janus激酶2(JAK2)基因的转录来激活STAT3信号通路。功能拯救实验结果表明,STAT3信号介导了HBP1对鸡前脂肪细胞分化的调控作用。以上结果表明,HBP1通过直接上调JAK2的表达来激活STAT3信号通路,从而抑制鸡前脂肪细胞的分化。本研究阐明了HBP1在鸡前脂肪细胞分化中的基本功能,并揭示了其部分分子机制。这些发现为进一步解析鸡脂肪组织生长发育的分子遗传基础提供了新的见解。
本研究首先通过对产蛋前期(15周龄)和产蛋高峰期(30周龄)卢氏绿壳蛋鸡(LS)下丘脑比较转录组分析,鉴定差异表达基因(DEGs);然后利用Gene Ontology (GO)富集分析,筛选DEGs中参与繁殖调控生物学过程(BP)的基因;进而通过蛋白质互作网络(PPI)分析,筛选调控繁殖过程的潜在核心候选基因(PCCGs)。在此基础上,利用qRT-PCR对PCCGs在两个地方鸡品种产蛋前期(15周龄)和产蛋高峰期(30周龄)下丘脑中表达水平的变化趋势进行分析,进而对基因表达量与30周龄产蛋数(EN30w)和血液繁殖激素水平的相关性分析,筛选影响地方鸡产蛋性能的关键基因;最后,从这些关键基因中筛选单核苷酸多态性位点(SNPs),并与不同时期产蛋数进行关联分析,进一步确定这些关键基因中影响产蛋的潜在SNP位点。产蛋前期和产蛋高峰期LS下丘脑比较转录组分析共鉴定出518个DEGs。对这些DEGs功能富集分析发现,10个BP中包含的64个DEGs可能通过神经内分泌过程参与鸡繁殖调控。进一步的PPI分析发现,64个DEGs中有16个高连接度(Degree≥12)的基因,即PCCGs。对这16个PCCGs在LS和固始鸡(GS)产蛋前期和产蛋高峰期下丘脑中的表达模式检测发现,其中的11个PCCGs在两品种两个时期下丘脑的表达水平差异显著(P<0.05),且变化趋势相同。在上述11个基因中,有8个基因的表达量与EN30w和血清生殖激素浓度呈显著相关(P<0.05)。8个基因中筛选的SNP位点与产蛋性状的关联分析表明,这8个基因与不同阶段的产蛋量存在显著相关(P<0.05),是调控地方鸡产蛋性能的关键基因。本研究鉴定出参与地方鸡产蛋调控的8个关键基因,包括CNR1、AP2M1、NRXN1、ANXA5、PENK、SLC1A2、SNAP25和TRH。这些发现为进一步理解鸡产蛋性能调控机制提供了新见解,并为地方鸡繁殖性能选育提供了可能的分子标记。
二花脸猪、梅山猪和米猪是我国太湖流域优良的地方猪品种,为商品猪的遗传改良做出了巨大贡献。分析这3个猪种的遗传结构和近交水平,对地方猪遗传多样性的保护以及商品猪的持续改良具有重要意义。长纯合片段(Runs of homozygosity,ROH)的长度、数量以及在基因组中的分布模式可以作为评价群体近交水平和物种起源的指标。本研究利用SLAF-seq数据对4个不同品种(二花脸猪、梅山猪、米猪和长白猪)的猪群体进行全基因组ROH 检测,并根据ROH信息计算了各个猪群体的近交系数(FROH)。此外,研究还在高频ROH区域筛选与母猪繁殖性状相关的候选基因。在4个猪种的116个个体中共检测到10,568个ROH。PCA分析表明,太湖流域3个猪种的遗传结构与长白猪存在显著差异,而二花脸猪和米猪的遗传结构较为相似。在4个猪群体中,长白猪短ROH(<5 Mb)的频率最高,而梅山猪长ROH(>5 Mb)的频率最高,明显高于二花脸猪和米猪。梅山猪个体ROH覆盖总基因组的长度和ROH总数接近于长白猪,也明显高于二花脸猪和米猪。同时,梅山猪的平均FROH最高与长白猪相近,二花脸猪的平均FROH最低与米猪相近。以上结果表明梅山猪和长白猪一样表现出较高的近交水平,梅山猪较高的近交水平主要来源于近代的近亲繁殖,而二花脸猪和米猪的近交水平相对较低。此外,大量与母猪繁殖性状相关的候选基因在高频ROH区被鉴定到,这些基因有望作为标记辅助选择(MAS)育种的候选基因。本研究的结果为太湖流域3个猪种的遗传多样性保护、防止近交衰退和遗传改良提供了理论依据。
本研究以东北农业大学鸡F2资源群体(NEAURP)为材料,利用 Illumina HiSeq PE150平台进行全基因组测序(26个F0个体进行10×重测序,519个F2个体进行3×重测序)。使用SAMtools进行SNP calling,BEAGLE 4.0在默认参数设置下进行基因型填充。经过质量控制和基因型填充后,共有7,890,258个SNPs用于分析。根据GRCg6a参考基因组,使用ANNOVAR软件进行SNP注释。基于混合线性模型(MLM),使用GEMMA软件进行全基因组关联分析。使用FST和π两种选择信号方法评估F2群体的遗传分化和遗传多样性。 GWAS与选择信号的整合分析表明,控制鸡骨骼肌产肉性状的遗传因子主要位于第1染色体(168.95Mb-172.43Mb)和第4染色体(74.37Mb-75.23Mb)上,共鉴定出17个可能影响目标性状的位置候选基因( LRCH1、CDADC1、CAB39L、LOC112531568、LOC112531569、FAM124A、FOXO1、NBEA、GPALPP1、RUBCNL、ARL11、KPNA3、LHFP、GBA3、LOC112532426、KCNIP4、SLIT2),其中KPNA3和FOXO1是与鸡产肉性状相关的强烈候选基因。本研究的主要创新点是结合GWAS和选择信号分析方法解析鸡骨骼肌产肉性状的遗传结构,发现了一些新的影响鸡产肉性状的基因组区域和候选基因。
Myostatin (MSTN)是骨骼肌生长发育的负调控因子。MSTN-/-小鼠的骨骼肌明显肥大,同时II型肌纤维显著增多而I型肌纤维显著减少。然而,MSTN-/-猪的肌纤维类型的变化情况,以及MSTN是调控肌纤维类型的机制目前尚不清楚,特别是在猪这样的大型动物中。本研究中,我们对实验室前期获得的MSTN-/-猪的多个发育阶段的骨骼肌的肌纤维类型的变化情况进行了综合分析,结果发现与野生型猪相比,MSTN-/-猪的骨骼肌总量和IIb型肌纤维的数量均显著上调(P<0.01),而I型和Ⅱa型肌纤维的数量则显著下调(P<0.01)。此外,为了进一步探究MSTN在胚胎期对肌纤维类型的影响及调控机制,我们从前期获得的转录组差异表达基因数据中选取了部分调控肌纤维类型相关的基因(包括Myf5, Mef2d, MyoD 和 Six1),并通过荧光定量PCR方法检测其表达情况。我们发现肌纤维亚型的标志基因:Myh7、 Myh2、 Myh4 和Myh1 (分别对应I、IIa、IIb、IIx型肌纤维)在胚胎期65天的骨骼肌中已有表达,而且与野生型个体相比,MSTN-/-个体的Myh7 表达量显著下调 (P<0.01),Myh4 (P<0.001) 和Myh1 (P<0.05) 的表达量则显著上调;同时,MSTN-/-个体骨骼肌中Myf5 (P<0.05), Mef2d (P<0.01) 和 Six1 (P<0.05)的表达量显著上调预示MSTN在胚胎发育早期即参与肌纤维类型定向发育的调控。 由此可见,MSTN-/-猪骨骼肌中的II型肌纤维增多,而且这一增多开始于胚胎期。 该研究结果不仅能够为猪肉品质的改善提供有价值的参考依据,而且可为人类骨骼肌的发育和疾病治疗提供理论基础。
基因型填充已成为基因组分析中预处理的关键步骤,其准确性会直接影响下游分析。许多因素都会影响填充的准确性,其中,混合参考群体的填充倍受关注。这项研究旨在:评估填充及其影响因素之间的关系,以确保更高的填充精度;探索在参考群体中包含多个品种(系)是否有利于猪填充的准确性;选择具有良好填充效果的填充软件。在这项研究中,我们使用50K芯片数据,基于单品系(大白A系)和多品种(大白A系,大白B系,杜洛克,长白)参考群体评估了填充精度随验证群体标记密度、参考群体样本量、最小等位基因频率和参考群体组成四种影响因素的变化,并比较了Beagle 4.1、FImpute、IMPUTE2 和MaCH-Admix四种填充软件的填充准确率和运行时间。通过计算填充后SNPs和真实SNPs间的基因型一致率和皮尔森相关性获得填充精度。首先,我们通过随机缺失验证群体中20%、45%、70%、95%和99%的SNPs来模拟低密度芯片,以研究标记密度的影响。然后,我们从原参考群体中随机抽取8、86、173、434和868头猪作为新的参考群体来研究参考群体样本量对填充精度的作用。对于最小等位基因频率,SNPs按等位基因频率被分为7类,分别计算每类SNPs的填充准确性。结果显示,随着验证群体标记密度,参考群体样本量和最小等位基因频率增加,填充准确性增加。当参考群体为与验证群体品系一致的单品系群体时,填充准确性较高,其他品种(系)的添加会导致相对略差的填充结果。此外,随着参考群体中主效品系样本量的增加,填充准确性也会提高。在所有填充情景中,综合考虑填充精度和运行时间,Beagle 4.1和FImpute优于IMPUTE2 和MaCH-Admix。这项工作使从事相关研究的人员能够更直观地了解这些影响因素对填充的影响,并为实际猪育种中实施填充策略提供实践指导。
本研究基于20头成华猪和30头青裕猪的简化代表性甲基化测序数据使用全基因组分析的方法识别成华猪和青裕猪差异甲基化位点。当甲基化位点的甲基化差异大于0.25以及q值小于0.01时,把该位点识别为差异甲基化位点,然后基于差异甲基化位点搜索对应的差异甲基化基因。结果发现成华猪的几个肉质性状,包括45分钟的pH值 (pH45min),45分钟的肉色亮度值(L45min)以及24小时的肉色亮度值(L24h),均显著高于青裕猪。然后我们检测到10699个差异甲基化位点,并基于这些位点搜索到2760个差异甲基化基因。通过基因功能分析我们发现这些差异甲基化基因主要涉及AMPK信号通路,II型糖尿病,胰岛素信号通路,mTOR信号通路以及胰岛素抵抗等。此外,通过相关文献和研究资料,发现一些差异甲基化基因与脂质代谢,肌肉发育以及肉质性状相关。本研究结果表明成华猪和青裕猪有着不同的甲基化模式,这些甲基化模式的差异反映了二者表型性状的差异。本研究基于简化甲基化测序数据对成华猪和青裕猪进行全基因组甲基化差异分析,研究结果系统解析了成华猪和青裕猪的DNA甲基化模式和表观遗传调控机制。
本研究在引起北方玉米叶枯病的半活体性营养真菌——玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组中鉴定了13个StCFEM蛋白。CFEM结构域的序列比对和WebLogo分析表明,StCFEM氨基酸高度保守,除StCFEM1、2、3和6外,整体上含有8个典型的半胱氨酸;系统发育分析表明,根据有无跨膜结构域的存在,13个蛋白(StCFEM1-13)可分为2个分支,其中6个有信号肽且无跨膜结构域的StCFEM蛋白(StCFEM3, 4, 5, 10, 12, 13)被假定为候选效应蛋白;对蛋白三级结构进行预测,发现候选效应蛋白的CFEM结构域可以形成螺旋结构,与白色念珠菌(Candida albicans)Csa2同源;进一步利用pSuc2t7M13or酵母分泌系统验证效应蛋白的分泌功能,结果发现6个候选效应蛋白均具有分泌能力,鉴定为分泌蛋白;转录组分析表明,6个候选基因在真菌侵染过程中不同时期均表达,其中SCFEM3、4、5和12在附着胞形成时期高度表达;我们还发现StCFEM3、4和5对BAX/INF诱导的本氏烟草程序性细胞死亡(PCD)没有影响,而StCFEM12可以抑制INF诱导的PCD,但对BAX诱导的PCD没有影响。本研究发现玉米大斑病菌(S. turcica )CFEM蛋白家族共有13个成员,鉴定StCFEM12为候选效应子,为阐明CFEM蛋白在植物原发病过程中的作用奠定了基础。
本研究利用已公布的4165个来自于全世界196个品种的山羊线粒体D_Loop序列,进行核苷酸多样性、单倍型构建、单倍型多样性、群体系统发育学研究、中性检验及群体遗传距离等一系列遗传参数进行评估。在全部个体的401 bp片段长度的D_Loop区域内共鉴定得到301个多态位点,总体核苷酸多样性为0.03471;构建获得并构建2409个D_Loop单倍型,单倍型平均多样性为0.9983。系统发育分析表明,98.92%的单倍型被聚类为已知的6个山羊线粒体D_loop单倍型簇,其中单倍型A所占比例最大(86%),D_Loop单倍型B簇在中国山羊中出现频率最高。中国西南地区山羊群体中发现了两个未知的D_Loop单倍型簇(Unknown I和Unknown II)。分子方差分析(AMOVA)和群体间成对差异(PiXY)研究结果表明,不同品种家养山羊间群体变异较小,群体遗传分化与地理分布不完全一致,表明群体间广泛存在遗传物质交流。中性检验(Tajima‘D和Fu’Fs检验)和错配分布研究结果表明,单倍型簇B、C和G存在群体扩张历史。较其他野羊,Capra aegagrus与家养山羊系统发育关系最为密切,并可能贡献于山羊A、B、C和F单倍群簇的驯化起源。本研究表明线粒体D_Loop单倍型B簇可能起源于中国或在山羊驯化早期已迁至中国,在中国西南地区山羊群体中两个未知的D_Loop单倍型簇的发现表明中国西南地区可能具有独特的山羊母系背景或驯化历史;Capra aegagrus是最可能的家养山羊野生祖先,并可能贡献于山羊A、B、C和F单倍群簇的驯化起源。本研究利用大样本量全世界山羊线粒体D_Loop序列数据集分析有助于更好的理解世界范围内山羊母系驯化起源及基因流动的历史变化,为进一步明确世界山羊群体迁徙的演变历史及种群系统发育定位提供了宝贵的理论依据。
本研究以蛋鸭生殖道感染肠炎沙门氏菌为模型,采用加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)方法构建蛋鸭感染肠炎沙门氏菌生殖道应答共表达基因模块,筛选关键调控因子。结果表明,绍鸭感染肠炎沙门氏菌后,其中22%的鸭在生殖道的卵巢基质、小卵泡、输卵管峡部和阴道等多个组织定植。通过加权基因共表达网络(WGCNA)方法鉴定得到11个基因模块,并与组织载菌数据进行关联分析,筛选到3个与肠炎沙门氏菌生殖道感染应答高度相关的关键基因模块(P<0.01),包括185个共表达的差异表达基因(|log2FoldChange|>2,P<0.05),获得60个关键调控基因和125个转录因子。选取关键模块中连接度最高的免疫调控相关的14个枢纽基因(hub gene)进一步进行验证分析,结合基因功能,确定其中3个枢纽基因(TRAF3、CXCR4和IL13RA1)肠炎沙门氏菌应答关键调控因子,且主要通过NF-kappaB、Toll样受体、类固醇生物合成和p53信号通路等通路与其他基因共同发挥抗菌作用。以上研究结果不仅从理论上丰富肠炎沙门氏菌感染过程中的免疫调控网络关系的认识,同时也为培育肠炎沙门氏菌抗性品系提供潜在候选分子标志。
【研究目的】肉鸡骨骼肌的发育情况与肉产量及质量密切相关,而骨骼肌的发育主要依赖于成肌细胞的分化。利钠肽家族成员在哺乳动物骨骼肌的肌管形成及脂肪氧化过程中起重要作用,而C-型利钠肽激素(CNP)作为利钠肽家族的重要成员之一,它对骨骼肌的发育调控作用及机制尚未见相关报道,为更好的理解利钠肽家族在骨骼肌发育中的作用及机制,本研究通过外源10-7 mol L-1CNP诱导鸡的原代成肌细胞,探讨CNP对鸡成肌细胞分化的作用及机制。【研究方法】利用CCK8和EDU染色法检测成肌细胞的增殖,Q-PCR技术检测相关基因的表达,转录组测序及生物信息学分析筛选成肌细胞中响应CNP调控的差异基因及显著富集的信号通路。【研究结果】结果表明:与对照组相较,外源添加CNP后,成肌细胞的增殖能力显著增强(P < 0.05);成肌细胞分化的标志基因MYOD和MYOG表达显著上升(P < 0.05);CNP的特异性受体NPRB(Natriuretic peptide receptor B) 和清除性受体NPRC(Natriuretic peptide receptor C)的表达显著上调(P < 0.05);转录组测序分析结果表明,142个差异基因(上调基因84个,下调基因58个)响应CNP对成肌细胞分化的调控作用(P < 0.05);142个差异表达基因显著富集在8个信号通路(P < 0.05),而代谢通路里富集了16个差异表达基因,其中phospholipase C delta 4(PLCD4)、phospholipase C beta 2(PLCB2)、phosphoglycerate mutase 1(PGAM1)、 creatine kinase B(CKB)、 peroxiredoxin 6(PRDX6)和 CD38这6个基因与骨骼肌的发育密切相关。【研究结论】综上所述,CNP通过上调NPRB/NPRC及富集在代谢通路里的关键基因(PLCD4、 PLCβ2、 PGAM1、 CKB、 PRDX6和 CD38)促进成肌细胞的分化。【创 新 性】本研究利用功能基因验证法和高通量转录组测序法相结合的方法,首次系统阐述了CNP对成肌细胞分化的调控作用及机制,为更好地理解利钠肽家族在骨骼肌发育中的作用及机制奠定了基础。
奶畜动物体内中含过量的氨不但会降低其自身健康而且还会生产出对人体有害的食品。为了开发有效的预防和治疗方法,有必要对奶牛体内含有过量NH3的分子机制展开一系列研究。本研究使用奶牛乳腺上皮细胞为研究对象,通过高通量测序,实时定量PCR,Westernblot分析,荧光素酶报告实验,流式细胞分析,透射电镜,H&E染色和免疫组织化学等方法展开实验。利用NH4Cl处理奶牛乳腺上皮细胞,构建NH4Cl诱导的炎症模型和NH4Cl处理的奶牛乳腺上皮细胞circRNAs表达谱,以空白组为对照组,NH4Cl处理的奶牛乳腺上皮细胞为实验组,获得28个CircRNA差异大于2倍,P值小于0.05,其中17个上调,11个下调。circ02771显示出最显著的差异,倍数变化为4.12。通过绘制circRNA-miRNA靶点的相互作用网络图,发现共有255对circRNA-miRNA,包括circRNA-02771/miR-194b。序列分析表明,circ02771源于14号染色体上的26360485-26402413,在circ02771中存在一个amiR-194b结合位点。实验结果也表明,与野生型载体共转染后,miR-194b的荧光素酶活性显著降低(P<0.05),但与突变型载体共转染后,荧光素酶活性无显著差异(P<0.01)。circRNA-02771的过度表达显著降低(P<0.01)miR-194b的表达。证明circRNA-02771/miR-194b调控关系是成立的。实验分析发现miR-194b是与TGIF1的3'-UTR结合的miRNA之一。TGIF1的表达被miR-194b模拟物下调(P<0.05)。荧光素酶报告分析的结果表明,miR-194b的过度表达降低了野生型报告基因3'-UTR中的荧光素酶活性(P<0.01),但突变报告基因中的荧光素酶活性没有显著改变。结果证明miR-194b特异性的靶向TGIF1。流式细胞术结果显示circ02771和TGIF1显著增加奶牛乳腺上皮细胞的凋亡。EdU实验显示circ02771和TGIF1能够使细胞中的荧光强度降低。表达水平检测显示circ02771和TGIF1显著增强(P<0.01)PGLYRP1、和PTX3的表达。这些研究证明circ02771和TGIF1促进奶牛乳腺上皮细胞凋亡和炎症。我们的数据表明,NH4Cl通过circ02771/miR-194b/TGIF1轴导致奶牛乳腺上皮细胞凋亡和炎症。
骨骼肌约占哺乳动物体重的40%,其发育是一个动态、复杂且精确调节的过程。转录组在调节山羊骨骼肌的发育中起着不可或缺的作用,但是在从胎儿到羔羊的多个骨骼肌发育阶段中,转录组表达谱和作用变化尚不清晰。对山羊胎儿到羔羊骨骼肌发育转录组进行细致的探讨及分析,探究转录组山羊骨骼肌早期发育过程中的角色转变,以完善了骨骼肌生长发育的调控网络。本研究使用石蜡切片和RNA-seq探究了从胎儿到出生后七个阶段(胎龄45d(F45),65d(F65),90d(F90),120d(F120)和135d(F135)的胎儿及以及出生1(B1)天和90(B90)天的孩子)的安徽白山羊背最长肌组织学和转录组表达谱。并通过WGCNA结合STEM分析,全面分析了差异表达基因(DEG)的时序表达情况,再利用GO和KEGG探究了差异mRNA的在不同时序中的功能转变。石蜡切片显示在F45时肌细胞较少,此时多为结缔组织。在F65在结缔组织间已出现大量肌细胞,且F65和F90具有初级肌纤维,而到F120及之后阶段初级肌纤维消失,完全为次级肌纤维。骨骼肌直径结果显示除F65和F90、F135和B1外,所有比较组均有显著差异(P <0.05)。所有阶段中共鉴定出4793个DEG,聚类结果显示它们在F45到F90、F135和B1之间相互聚类,而F120和B90单独聚类。石蜡切片结合RNA-seq将七个阶段划分为四个状态:F90之前,F120,F135和B1、B90。DEGs的WGCNA分析也验证了该结果。WGCNA结合STEM分析表明,F90之前的阶段与山羊骨骼肌的增殖密切相关。F120相关的DEGs通过调节tRNA参与骨骼肌结构的调节和骨骼肌的发育。F135和B1的DEGs参与调节脂肪酸的生物过程,以维持肌肉细胞的正常发育。B90的DEG通过调节肌动蛋白丝和原肌球蛋白来提供骨骼肌力量。这些结果验证了转录组在不同阶段扮演着不同角色,阐明了转录组在不同阶段对肌肉生长发育过程的潜在作用,进一步揭示了山羊骨骼肌发育中阶段特异性核心遗传网络的发展顺序。
一步法基因组预测方法广泛应用于畜禽育种中,它可以在一个模型中同时考虑有基因分型和无基因分型的个体信息。目前,基于群体水平的全基因组序列数据快速增长,如何在一步法基因组预测中更好地利用序列数据提高基因组预测准确性备受关注。研究表明,通过整合来自公共数据库的生物学先验信息可提高基因组预测的准确性。因此,本研究中对一步法基因组预测模型进行扩展,以探究如何在模型中有效地整合基因组注释信息提高基因组预测的性能。本研究以黄羽肉鸡群体为实验对象,群体共有1338个个体及23个性状,其中895个个体具有填充的全基因组序列数据,包含5127612个单核苷酸多态性(SNP)标记。研究考虑了不同注释信息与模型的组合,提出四种扩展的一步法模型,并与原始的一步法及基于单倍型的一步法模型进行比较。对于整合基因组注释信息的扩展一步法模型,我们根据鸡的基因组注释信息对SNP标记进行映射,在基因区域和外显子区域分别共映射到3155524和94837个SNP标记。随后采用这些映射到的SNP标记依据不同模型的规则构建基因组亲缘关系矩阵并用于基因组预测。研究结果发现,扩展的一步法模型在其中15个性状中优于其它基准模型。相比于原始的一步法模型,扩展的一步法模型预测能力可提升约2.5%~6.1%。此外,为了进一步提升一步法模型利用序列数据时的基因组预测准确性,我们在该群体中研究了参考群基因分型策略。结果显示在大部分情况下按家系均匀选择的策略来对个体进行基因分型优于随机选择的方式。综上,本研究在一步法框架下,扩展了基因组预测模型,使其整合序列数据以及基因组注释信息。验证了合理利用基因组注释信息和填充的序列数据可提高一步法基因组预测模型的预测能力。而且,在利用序列数据的同时,通过最大化参考群体和候选群体之间的期望亲缘关系来进行基因分型可进一步提高一步法模型的预测能力。本研究的创新在于通过序列数据将基因组注释信息整合至一步法模型中,为在一步法基因组预测方法中有效利用序列数据提供了有益参考。
本研究旨在探讨circEDC3对鸡骨骼肌卫星细胞SMSCs增殖、分化和凋亡的调控功能,从而揭示circEDC3在鸡骨骼肌发育中的作用。我们构建了circEDC3的小干扰RNA (siRNA) 及过表达载体(pCD2.1-circEDC3)来调控体外培养的鸡原代骨骼肌卫星细胞中circEDC3的表达水平,通过运用Quantitative Real-Time PCR (qPCR),Western Blot (WB),Cell counting kit 8 (CCK-8),5-Ethynyl-2’-Deoxyuridine (EdU),flow cytometry,以及immunofluorescence等功能分析方法,检测发现circEDC3能抑制SMSCs增殖、分化相关基因的表达,阻滞细胞周期进程,降低增殖细胞比率,抑制分化相关蛋白的表达,抑制肌管形成,但对SMSCs的凋亡没有明显影响。circRNA通常可以通过靶向微小RNA (miRNAs) 来调控靶基因的表达,然而我们发现circEDC3并未直接靶向肌肉发育相关的miRNAs。此外有研究表明,circRNA可通过直接编码蛋白来调节骨骼肌发育,为了进一步探索circEDC3调控鸡骨骼肌发育的潜在机制,我们对circEDC3的编码能力进行了预测。通过对circEDC3序列信息进行分析,我们发现circEDC3在物种间 (鸡、人、小鼠、大鼠、猪) 保守,且具有不同的开放阅读框、内部核糖体进入位点 (IRES) 和N6-甲基腺苷 (m6A) 基序,表明circEDC3满足编码蛋白质的前提条件,具备一定程度的编码能力,但这仍需进一步的研究论证。总的来说,我们的研究发现了一个在物种间保守的环状RNA circEDC3,通过分析circEDC3的序列信息,预测该circRNA具有一定的蛋白质编码潜力,通过功能分析试验证明circEDC3是一种新的鸡肌肉发育的负调节因子,提示circEDC3可作为肉鸡分子育种的一个重要候选靶标,为肉鸡的育种改良提供新的切入点。
MicroRNA对卵巢颗粒细胞的增殖、分化和分泌具有重要的调控作用,但miR-99a-5p在山羊卵巢颗粒细胞(GCs)中的作用尚不清楚。为探究miR-99a-5p在山羊GCs中的功能作用,我们从屠宰场收集了新鲜的山羊卵巢组织进行后续的荧光原位杂交和免疫组化试验;利用网站预测miR-99a-5p靶基因,通过双荧光素酶报告基因试验验证靶向关系;在分离培养的原代山羊卵巢颗粒细胞中过表达或敲低miR-99a-5p与其靶基因后,使用ELISA试剂盒检测细胞培养液中类固醇激素的含量。荧光原位杂交试验结果显示,miR-99a-5p在山羊卵巢颗粒细胞中表达,免疫组化结果显示其预测的靶基因FZD5也在颗粒细胞中表达;进一步的双荧光素酶报告基因试验表明FZD5是miR-99a-5p的一个靶基因(P<0.001),同时荧光定量和免疫印迹试验结果显示,过表达miR-99a-5p后,GCs中FZD5的mRNA和蛋白的表达量均会显著降低(P<0.05),反之亦然;利用过表达或敲低FZD5的慢病毒感染GCs后,可以显著改变细胞中FZD5的mRNA和蛋白的表达量,同时ELISA结果显示,过表达FZD5可显著提高细胞培养液中雌二醇和孕酮含量;过表达山羊卵巢GCs的miR-99a-5p后,细胞培养液中雌二醇和孕酮含量显著下降(P<0.05)。综上所述,miR-99a-5p抑制GCs中靶基因FZD5的表达以及雌二醇和孕酮的合成。因此,我们证实了山羊的FZD5是miR-99a-5p的一个靶基因;miR-99a-5p在体外抑制GCs雌二醇和孕酮的分泌,靶基因FZD5促进其分泌。本研究为山羊和其他动物卵泡发育的调控机制提供了重要的数据和新的见解。
本研究首先使用多性状动物模型对4539头杜洛克猪的达100 kg体重日龄(D100)、达100 kg体重背膘厚(B100)和达100 kg体重眼肌面积(L100)性状进行遗传参数估计。进而,利用高密度SNP芯片对其中的1067头杜洛克猪进行基因分型,并使用基于单标记回归的线性模型对其D100、B100和L100性状进行全基因组关联分析。研究发现该群体的D100、B100和L100性状的遗传力分别为0.300、0.215和0.380。与D100性状相关的SNP位点12个,B100性状相关的SNP位点13个和L100性状相关的SNP位点3个,共注释到13个候选功能基因。这些基因是VPS4B、PHLPP1、ENSSSCG00000034988、CDH20、ENSSSCG00000004911、ENSSSCG00000033637、ADAMTS2、NUDT3、RPS10、TSHZ1、TXN2、GRM4和SNRPC。本研究所定位的D100、B100和L100性状相关的SNP与公共数据库(Animal QTLdb,https://www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/index)上相关基因组区域重叠。另外,通过对D100、B100和L100性状相关SNP定位的候选功能基因进行富集分析发现,候选功能基因显著富集在酶的调节或抑制活性和代谢相关的生物学进程(校正P值<0.05)。研究结果进一步揭示了杜洛克猪生长和脂肪性状的遗传结构,将为后续优良品种选育提供依据。
猪是全球重要的家养动物,以骨骼肌的形式为人类重提供蛋白质。为了研究长链基因间非编码RNA(LincRNA)在猪骨骼肌发育中的功能,我们收集猪胚胎发育期间背最长肌(LDM)的RNA-seq数据,并坚定了739条lincRNA转录本,这些转录本分布在除Y染色体外的所有染色体上。然后我们对鉴定的lincRNA的分子特征进行分析,相比于蛋白编码基因,lincRNA具有较短的转录本长度、较长的外显子长度、较少的外显子数目及较高的组织特异性。除此之外,我们还对lincRNA在5个胚胎发育时期的表达丰度进行分析,鉴定了45个差异表达的lincRNA,其中有3个差异表达的lincRNA在不同的胚胎发育期均差异表达。最后我们对lincRNa的潜在靶基因进行预测,共鉴定了1537个顺式作用的靶基因及8571个反式作用的靶基因。结合上述结果我们鉴定了两个参与骨骼肌发育的关键候选lincRNA:XLOC_024652和XLOC_001832。本研究在全基因组水平鉴定猪胚胎期骨骼肌发育过程中可能涉及的lincRNA,为进一步研究lincRNa的功能及猪的遗传育种提供有价值的素材。
卵泡刺激素(FSH)是一种重要的下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)激素,由垂体分泌。本研究证实FSH在鸡卵泡不同时期均有表达,颗粒细胞中FSHβ mRNA表达信号强于卵母细胞(P<0.05)。卵巢中FSHβ 369 bp的编码序列与垂体中FSHβ的编码序列完全相同。体外实验表明卵巢具有FSH分泌功能。此外,卵泡中FSHβ mRNA表达显著上调(P<0.05),且随着卵泡发育,FSHβ mRNA表达水平显著高于垂体(P<0.05),约为垂体的2~23倍。siRNA处理后卵巢颗粒细胞数量明显减少(P<0.05),说明卵巢FSH可促进颗粒细胞增殖。这一观点得到了细胞周期分析和CCND2和CCNE2表达的支持。进一步研究表明,经FSHβ siRNA处理的颗粒细胞数与外源性FSH处理的颗粒细胞数无显著差异(P>0.05),而未经FSHβ siRNA转染的颗粒细胞数明显高于外源性FSH处理的颗粒细胞数(P<0.05)。提示外源性FSH对卵巢颗粒细胞的增殖作用依赖于内源性FSH。本研究表明FSH基因在鸡卵泡中表达,促进卵巢颗粒细胞增殖。本研究可以丰富HPG轴的理论。
本研究比较H/L选育群体和非选育群体的基因组数据和沙门氏菌感染后的脾脏转录组数据,旨在鉴定H/L选育过程中参与脾脏抗菌能力的关键基因。在选择系第10代,从H/L选育系和对照系分别选取41只和31只个体采集外周血样本提取DNA,并基于55K SNP芯片进行基因分型进行选择信号分析;分别选取选育系和对照系群体于7日龄进行鼠伤寒沙门氏菌(ST)感染试验,感染后3d测定肝组织载菌量和血液溶菌酶含量,同时采集脾脏组织(N=9)进行转录组分析;结合选择信号和脾脏转录组结果共同鉴定脾脏中参与沙门氏菌抵抗的候选基因。结果表明,与对照系群体相比,H/L选育群体对鼠伤寒沙门氏菌的抗性更强(P<0.05)。在选育系和对照系之间,鉴定的分化基因主要参与TGF-β信号通路、FoxO信号通路和沙门氏菌感染通路。对所有鉴定得到的脾脏差异表达基因(DEGs)的分析结果表明,沙门氏菌感染途径涉及的G蛋白偶联受体(GPCR)和胰岛素样生长因子(IGF-I)信号通路被显著富集(p<0.01)。基于DEGs和Fst(Fixation index)的综合分析鉴定了参与沙门氏菌感染途径的候选基因,如GPR39、NTRK2和ANXA1。广泛的基因组变化显示了在鸡群中免疫反应的多基因遗传基础。许多与免疫防御功能相关的基因在H/L选育和对照系中差异表达,选育系群体对沙门氏菌表现出更强的抗性。该研究确定了在用ST攻击后易感鸡和抗性鸡中差异表达的基因和通路,以更好地了解宿主对ST感染的免疫抗性。本研究利用动物模型(H/L定向选育系和对照系)的基因组数据和脾脏转录组数据进行了系统性的研究,解析了H/L定向选育后脾脏影响沙门氏菌抗性的分子机制。
长白猪和大白猪是重要的商品猪品种。在长期的育种过程中,由于两种猪的育种目标不同,经过强烈的人工选择,长白猪和大白猪在猪基因组上有不同的选择信号,这些选择信号反映了它们特定的表型特征。因此本研究旨在通过全基因组选择信号扫描检测长白猪和大白猪之间的选择痕迹差异,从而为长白猪和大白猪的育种历史提供基础数据支持。在本研究中我们使用了Z转换的FST(Z(FST))和Z转换的杂合度(ZHp)两种方法对长白猪和大白猪进行全基因组扫描。在扫描过程中我们使用滑动窗口(40-kb窗口和20-kb步长)来检验FST值和杂合度,然后对FST值和杂合度进行Z转换,当滑动窗口的Z(FST)>5或ZHp<-2.8时,我们将该窗口确定为显著窗口,然后基于该窗口的基因组范围搜索候选基因。我们使用Z(FST)的方法找到了17个显著窗口,基于这些窗口找到15个注释元件,其中包括13个基因,比如UGP2基因, RAB3C基因和TLL1基因;我们使用ZHp的方法鉴别了363个显著窗口,基于这些窗口找到208个注释元件,其中包括140个基因,比如PPP3CA基因,PTPN13基因和MAPK10基因。功能分析和相关研究结果表明,大部分候选基因与基础代谢、抗病、细胞过程和生化信号有关,有几个与机体形态和器官有关。研究结果表明由于长期的人工选择,长白猪和大白猪在猪基因组上有明显不同的选择足迹。本研究基于全基因组重测序数据对长白猪和大白猪进行全基因组选择信号扫描,与其他研究相比,我们鉴别出了两个品种特定的差异基因组区域和候选基因,这些结果可以帮助研究者更好的了解人工选择对长白猪和大白猪的选择作用以及为这两个品种的现代育种提供新的方向。
本试验通过高通量测序技术测定脂肪型和瘦肉型北京鸭肝脏、皮脂和腹脂基因表达谱,以比较脂肪型和瘦肉型北京鸭脂质代谢差异表达基因。分别饲喂脂肪型和瘦肉型北京鸭苏氨酸缺乏或者充足的饲粮21天(15-35日龄)。试验结果表明,饲粮苏氨酸缺乏分别影响瘦肉型北京鸭肝脏、皮脂和腹脂中187、52和50个基因表达,其中分别有12、9和5个基因与脂质代谢有关。饲粮苏氨酸缺乏分别影响脂肪型北京鸭肝脏、皮脂和腹脂中27、6和3个基因表达,未发现与脂质代谢相关基因。KEGG分析表明瘦肉型北京鸭肝脏差异表达基因主要富集在脂质代谢通路(油酸代谢、甘油磷脂代谢和花生四烯酸代谢)和氨基酸代谢通路中(氨基酸合成、苯丙氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢)。脂肪型北京鸭脂肪组织中差异表达基因没有富集到脂质和氨基酸代谢通路中。苏氨酸缺乏增加瘦肉型北京鸭肝脏中苹果酸脱氢酶3、酰基辅酶a合成酶短链家族成员2和皮脂中脂肪酶M的表达。综上所述,饲粮苏氨酸缺乏对北京鸭脂质组织脂肪代谢相关基因表达的影响与北京鸭基因型有关。该研究发现表明北京鸭的遗传选育改变了其基因背景,为充分理解苏氨酸对不同品系北京鸭脂质代谢作用提供了一个新的视角,也为苏氨酸在北京鸭饲粮中合理添加提供了理论基础。
遗传特性的探索,可以了解群体内遗传结构,对探索群体形成提供有效信息。而选择信号检测不仅能反映选择对品种的培育作用,还有助于更好地理解选择机制。海南猪、五指山猪、两广小花猪是我国华南地区优秀的地方品种,具有耐粗饲、性成熟早、肉质鲜美等优点。杜洛克猪经历了长时间的正向选择,具有生长速度快、饲料转换率高、瘦肉率高等特点。本研究基于SNP(single-nucleotide polymorphism)芯片数据,对华南地区地方猪种及杜洛克猪6个群体,共计259个个体进行了主成分分析、系统发生树构建、群体结构分析、连锁不平衡分析、有效群体大小估计以及全基因组选择信号检测,旨在探究华南地区地方猪种的遗传特性与选择信号,为后续保种及利用提供一定参考信息。结果显示,6个猪群体被分为华南地区地方猪种和杜洛克猪两簇,而华南地区地方猪种簇中,海南地区地方猪种与两广小花猪分为两簇,此结果与主成分分析结果相似;5个华南地区地方猪种的有效群体大小在近年呈现迅速衰减趋势;当标记间距为100kb时,5个地方猪群体的连锁不平衡程度变化范围为:0.16-0.20,而杜洛克猪群体的连锁不平衡程度为0.32;此外,在华南地区地方猪种群体基因组中共检测到15个潜在受选择区域,在杜洛克猪基因组中检测到8个潜在受选择区域。综上所述,华南地区地方猪保种工作刻不容缓。群体结果分析和选择信号检测揭示了华南地区地方猪种不同群体间受选择方向的差异。本研究不仅为研究华南地区地方猪种的起源、有效群体大小和选择提供了新见解,并且还为日后该猪种的利用提供了参考信息。
本研究的目的旨在确定鸡PPARγ对Plin1基因的调控作用,并阐明其确切的分子机制。本研究首先利用RT-qPCR技术检测PPARγ激动剂对cPlin1基因表达的影响,而后通过双荧光素酶报告基因和RT-qPCR技术分析PPARγ对cPlin1基因启动子活性和mRNA表达的影响,再通过免疫共沉淀和双荧光素酶报告基因技术研究PPARγ与RXRα的协同作用对cPlin1基因启动子活性的影响,最后通过启动子截短和突变分析以及凝胶阻滞技术确定cPlin1基因启动子中PPARγ2的具体调控位点。基因表达分析结果表明,PPARγ的特异性激动剂—曲格列酮可以显著增强(P<0.05)PPARγ的靶基因LPL、A-FABP、FAS基因和Plin1基因的mRNA表达水平,提示cPlin1基因的表达可能受PPARγ的调控;进一步的报告基因和基因表达分析结果表明,PPARγ2能够显著促进(P<0.01)cPlin1基因的启动子活性及mRNA表达水平,但PPARγ1却无此作用;免疫共沉淀和报告基因结果表明,PPARγ与RXRα之间存在蛋白质相互作用;与单独过表达RXRα相比,共表达PPARγ2和RXRα显著增强(P<0.01)cPlin1基因的启动子活性,但共表达PPARγ1和RXRα则没有表现出类似的现象;启动子的截短及突变分析以及凝胶阻滞结果表明,PPARγ2可以与cPlin1基因启动子上的-1126/-1116位点结合促进(P<0.01)cPlin1基因的表达。与哺乳动物相似,(i)鸡PPARγ对Plin1基因的转录具有正调控作用,其中PPARγ2是发挥此调控作用的主要蛋白亚型;(ii)PPARγ2是通过与cPlin1基因启动子区域的-1126/-1116位点结合来实现促进cPlin1基因表达作用的。本研究的创新性是明确了鸡PPARγ对Plin1基因表达的调控作用,并揭示了PPARγ2调控鸡Plin1基因转录的分子机制。
瘦素受体(LEPR)是瘦素的高亲和力受体,在人类和动物肥胖中起着至关重要的作用。本研究的目的是以东北农业大学肉鸡双向选择品系(NEAUHLF)为研究材料,通过关联分析和电子计算分析相结合的方法,研究LEPR外显子功能变异对鸡脂肪沉积的影响。使用5种在线生物信息学工具预测编码区单核苷酸多态性(SNPs)的功能。进一步,通过基于氨基酸残基的保守性和稳定性分析、蛋白质配体结合位点的预测、蛋白质二级结构分析、蛋白质三级结构的建模等生物信息学分析,确定了高置信度SNPs的可能结构与功能。同时,对鸡LEPR基因外显子20个非同义单核苷酸多态性(nsSNPs)与腹脂性状进行了关联分析。5种在线生物信息学工具显示,rs731962924(N867I)和rs13684622(C1002R)是最可能影响鸡腹部脂肪性状的功能性nsSNPs。氨基酸残基稳定性和保守型分析显示,大部分nsSNPs可引起蛋白质稳定性下降,rs731962924(N867I)和rs13684622(C1002R)在进化过程中相对保守。蛋白质结构分析显示rs731962924(N867I)和rs13684622(C1002R)均在可引起LEPR蛋白质结构和功能的显著变化。关联分析显示rs13684622(C1002R)与鸡腹脂重和腹脂率显著相关(P=0.0413,P=0.0260)。因此,我们认为rs13684622(C1002R)可能是一个影响鸡腹脂沉积的重要功能性SNP,有望应用于分子标记辅助选择(MAS)中培育低脂肉鸡品系。本研究的主要创新点是结合了多种生物信息学方法和nsSNPs与腹脂性状之间的关联分析进行LEPR基因功能性SNPs的筛选,为后续进行深入的功能分析提供优先研究SNP(priorization SNP)。此外,本研究用到的关联分析与计算机电子计算分析相结合的方法为鉴定农业动物重要经济性状的功能性分子标记提供了一条新的途径。
旨在基于简化基因组测序(Genotyping-by-sequencing,GBS)技术进一步挖掘与大白猪初生重(Birth weight,BW)和达百公斤日龄(Days to 100 kg,D100)性状相关的分子遗传标记,并挖掘同时影响两个性状的多效基因。简化基因组测序数据相较于SNP芯片分型数据能够获得更多的SNP位点信息,能够有效的提高全基因组关联分析的检测力。本研究采集600头大白猪的耳组织样品,提取基因组DNA,并利用GBS测序技术进行测序,测序共获得487.34Gb Clean data,测序结果经质量控制和基因型填充后,利用全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)鉴定影响大白猪BW和D100的SNP位点和候选基因,采用GEMMA软件对大白猪BW和D100性状进行全基因组关联分析。结果显示,通过GATK软件初步检测共获得10 445 924个SNPs,经过严格的质量控制后共获得279 787个高质量的SNPs位点,并利用Beagle 5.1软件对该基因型数据进行基因型填充。基于填充后的GBS数据采用全基因组关联分析,在基因组显著水平上鉴定到30个SNPs(P<1.79E-07)与D100相关;在建议显著水平上鉴定到22和2个SNPs(P<3.57E-06)分别与D100和BW相关。通过全基因组关联分析筛选到一个显著的SNPs(SSC12: 46,226,512 bp)同时影响BW和D100,暗示了基因在不同性状间具有的一因多效性。本文依据候选基因的相关分子生物学功能,最终确定了2个基因(NSRP1和DOCK7)作为影响猪生长性状的最有希望的候选基因。本研究结果为猪BW和D100性状提供了重要的遗传变异位点和候选基因,可以为猪生长性状基因组选择提供重要遗传信息。
哺乳动物子宫内膜的发育是一个涉及众多的调节因素的复杂过程。环状RNA (circRNAs)是一种自然存在的内源性非编码RNA家族的重要成员之一,有研究报道circRNAs在多种生理过程中发挥着重要的调控作用。目的:本研究旨在分析奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜组织中circRNA的表达谱。方法:采用链特异性去核糖体转录组测序技术对发情第5天和发情第15天奶山羊的非妊娠子宫内膜组织样进行circRNAs表达谱分析,筛选两个时期差异表达的circRNAs并利用RT-qPCR进行验证;然后利用生物信息学分析两个时期差异表达circRNAs的宿主基因,进而进行GO 和KEGG分析;最后利用Targetscan 7.0和miRanda网站分析circRNAs和miRNAs的靶向结合关系。结果:奶山羊发情第5天和发情第15天的非妊娠子宫内膜组织中共有2331个差异表达的circRNAs(P<0.05),RT-qPCR检测的10个circRNAs变化趋势与测序结果一致;其中circRNA1460的宿主基因Nipped-B 样蛋白(Nipped-B-like,NIPBL)和circRNA8694的宿主基因钙反应性转录因子(calcium responsive transcription factor,CARF)降低其circRNAs的转录形式的水平(P<0.05)参与子宫内膜的发育;差异表达circRNAs的宿主基因GO和KEGG分析结果显示注释到紧密连接(Tight junctions)条目上和鸟苷三磷酸酶(GTPases)通路上的circRNAs参与了奶山羊子发情周期中非妊娠子宫内膜的发育过程;另外,本研究中得到的circRNAs与公共数据库中的436个山羊miRNAs有靶向结合位点。结论:奶山羊发情第5天和发情第15天的非妊娠子宫内膜组织中存在差异的circRNAs,生物信息学分析表明一些circRNAs参与奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜的发育过程;本研究构建了奶山羊发情周期非妊娠子宫内膜circRNAs文库,丰富了奶山羊的转录组信息,有助于我们研究奶山羊子宫内膜发育过程中的分子调控机制,为进一步提高奶山羊的胚胎着床的成功率和繁殖率提供理论依据。创新点:本研究选择发情第5天和发情第15天奶山羊的非妊娠子宫内膜组织进行circRNAs表达谱分析;采用核糖体去除和链特异性文库构建方案进行RNA-seq测序,保留了完整的circRNAs序列,对样本中几乎全部的circRNAs序列进行鉴定和分析。
该研究报道了一个新的雌性特异表达基因UBE2I,鉴定了其在鸡两性组织器官中的表达模式,并通过体内实验(干扰和过表达)研究了UBE2I在鸡胚性腺发育中的生物学功能。研究发现,UBE2I在鸡早期胚胎性腺中的PGCs(原始生殖细胞)中高表达,并在新生鸡卵巢组织中表现出高表达。与此同时,研究团队结合慢病毒和鸡胚血管注射技术建立了在鸡胚体内长期稳定干扰或过表达UBE2I表达的有效方法,并发现在UBE2I过表达的情况下,雌性的性别相关基因(FOXL2,CYP19A1和HINTW)被上调,而雄性的性别相关基因(SOX9,DMRT1和WT1)在干扰UBE2I后被下调,其对应的鸡胚性腺的组织也出现了对应的结构变化。与此同时,UBE2I表达的变化与雌二醇及其受体(AR和ESR)的水平有关,这些结果表明UBE2I是启动雌性鸡胚卵巢发育的关键因素。该研究结果有力的证明了UBE2I在鸡胚胎性别发育和分化过程中发挥了关键的作用。这是第一次报道UBE2I基因在鸡胚性别分化过程中发挥的功能,而UBE2I作为泛素化修饰过程中的重要调控因子,为进一步研究家禽性别决定的分子机理提供了新的思路。
胡萝卜果胶杆菌Pectobacterium carotovorum (Pc)引发的软腐病对大白菜(Brassica rapa subsp. pekinensis)危害严重。为探索大白菜响应胡萝卜果胶杆菌侵染的防御反应机制,本研究构建了Pc侵染大白菜的抑制消减(SSH)文库,共获得1,919个非冗余表达序列标签(ESTs)。采用ESTs进行cDNA芯片杂交,与接种无菌水的对照大白菜相比,在接种Pc后不同时间点的大白菜中共检测到800个差异表达基因(DEGs),通过实时荧光定量PCR和半定量PCR对部分差异表达基因进行表达检测,结果与芯片杂交结果基本一致,验证了芯片杂交结果的可靠性。通过MapMan软件进行可视化分析发现,1/4的差异表达基因可能参与植物的生物胁迫通路。其中,分别有8、8、1、3和2个差异表达基因与茉莉酸(JA)、乙烯(ET)、茉莉酸&乙烯、生长素和脱落酸(ABA)信号通路有关,然而并未检测到与水杨酸(SA)信号通路相关的差异表达基因。对胡萝卜果胶杆菌侵染大白菜叶片中产生的激素水平进行检测,发现茉莉酸和乙烯水平增加,而水杨酸水平降低。对大白菜进行激素处理后接种胡萝卜果胶杆菌,发现茉莉酸(JA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯前体1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)或它们的组合(MeJA+ACC、JA+ACC)的处理,相比于对照(无菌水处理),可以减轻软腐病的发病严重程度,其中JA和JA+ACC的处理效果最为明显且其效果相当。这些研究表明茉莉酸和乙烯信号通路可能在Pc侵染大白菜过程中协同作用以抵御Pc,且茉莉酸介导的信号通路作用可能更加强烈。本研究对大白菜响应软腐病的防御反应机制进行了初步解析,对大白菜抗病分子育种和软腐病防治策略的开发具有重要理论价值。
该评论文章认为,Xu等研究论文的重要意义在于,使用基因编辑技术在大白猪胎儿成纤维细胞中同时对猪CD163和pAPN基因进行了编辑,精准删除了介导PRRSV和TGEV入侵的猪受体基因,使病毒不能进入猪体内,从而有效预防这些疾病。通过扩繁,获得了大量基因型一致的双基因编辑大白猪。猪活体攻毒实验表明,双基因编辑猪可以完全抵抗PRRSV和TGEV的感染,而未经编辑的野生型对照猪中均能建立感染并导致其患病。此外,研发人员还发现双基因编辑猪能显著性抑制PDCoV的感染,首次提供了pAPN作为PDCoV受体之一的活体实验证据。最后,通过长期的饲养观察及繁殖实验和国家种猪测定中心的屠宰实验等表明,双基因编辑猪的繁殖及生产性能正常。评论文章认为,该文通过基因组编辑技术对家畜成功进行多基因修饰并获得复杂性状的遗传改良,展示了新兴的基因组编辑技术在动物育种中的巨大应用价值,并为解决重大传染性疫病问题提供新的途径。同时,该双基因编辑猪也为抗重大疫病病猪新品种培育提供了重要的育种材料。