绵羊iPS细胞诱导及转录组学分析

【目的】建立绵羊(Ovis aries)诱导性多能干细胞系,为绵羊转基因育种、应用绵羊诱导性多能干细胞奠定基础。【方法】利用电转将OCT4、SOX2、KLF4、l-Myc、Lin28转染至绵羊成纤维细胞中并诱导培养至有光滑隆起、边缘整齐的细胞克隆,形态学、碱性磷酸酶(AP)染色、免疫荧光染色以及实时荧光定量PCR检测克隆细胞的生物学特性;利用高通量测序技术对诱导0、10、20、30 d的阳性细胞的差异表达基因进行筛选。【结果】克隆细胞中SOX2、OCT4、SSEA-1蛋白免疫荧光染色均呈阳性; OCT4、SOX2、Nanog基因表达量均极显著高于成纤维细胞;0和30 d转录组测序表明,被注释到GO数据库的差异表达基因有9 465个,其中,上调基因6 987个,下调基因2 478个;KEGG分析共有5 773个基因注释到259个通路中,其中,P53信号通路显著富集,且其在干细胞增殖方面起着非常重要的作用。【结论】初步成功建立了绵羊诱导性多能干细胞。     

白菜基因组导入芥菜的远缘杂交及后代分离偏向性

【目的】研究远缘杂交将结球白菜的A基因组导入包心芥菜,利用高分辨率熔解曲线(high-resolution melting, HRM)结合InDel标记辅助选择技术,筛选出保留白菜基因较多的回交后代,改良包心芥的结球性,丰富包心芥菜的种质资源。【方法】利用幼胚培养技术辅助6份包心芥菜与2份结球白菜进行远缘杂交和回交,选取20个InDel标记追踪白菜A基因组全部染色体,从192的BC₁单株中筛选出白菜A基因组标记占比较高的单株。田间调查筛选结球性近似结球白菜的单株。【结果】远缘杂交结合幼胚培养获得了9个种间杂种组合和14个BC₁群体。筛选并获得203个在全基因组分布均匀的可区分白菜与芥菜的HRM-InDel标记;利用20个InDel标记追踪192株BC₁单株的白菜基因,分离群体偏向传递白菜基因组,有54棵单株标记含量超过90%。【结论】幼胚培养技术可提高白菜与芥菜远缘杂交后回交的结实率,并可加快育种进程;筛选出了白菜基因组占比较高的组合和单株;分离群体明显偏向于传递白菜基因。     

苏博美利奴羊胚胎期WNT2基因的组织表达及其生物信息学预测分析

【目的】检测WNT2基因在苏博美利奴羊胚胎期135 d不同组织中的表达水平,了解WNT2基因的分子结构和进化特征,从分子水平及进化特征上研究苏博美利奴羊的组织器官与WNT2基因表达之间的内在联系,为筛选细毛羊毛囊发育相关候选基因提供理论依据。【方法】采用qRT-PCR法研究苏博美利奴羊毛囊成熟时期WNT2基因在不同组织中的表达,并使用PROMO软件预测WNT2基因启动子区域序列的转录因子,并用Cytoscape_v3.5.1软件可视化,使用MEGA 7.0软件分析WNT2基因启动子区域序列的核苷酸组成成分及密码子的偏好性,并且利用绵羊、山羊、牛、人等9个物种的WNT2基因的DNA序列构建系统进化树。【结果】WNT2基因在皮肤组织中的表达量极显著高于心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织。在绵羊WNT2基因启动子区域序列共预测出101个相关转录因子,4种碱基呈现均匀分布,CAG与UCU是使用相对较多的密码子,对WNT2基因的DNA序列系统进化树分析发现山羊和绵羊之间的进化关系比与其他哺乳动物进行比较时更为接近。【结论】建立了胚胎期135 d的苏博美利奴羊的不同组织中WNT2基因表达量的RT-PCR方法,并使用生物信息学软件对其分子结构和进化特征进行分析。     

枣瘿蚊微卫星标记筛选及微卫星多态性分析

【目的】研究枣瘿蚊基因遗传变异程度,分析基因多态性。【方法】从枣瘿蚊部分基因组序列中搜索SSR并设计相应引物,挑选引物48对进行有效筛选。枣瘿蚊样本来自新疆阿拉尔市、昆玉市、且末县等地区,以枣瘿蚊DNA为模板进行PCR扩增,筛选特异性微卫星引物;通过琼脂糖凝胶电泳进行定性检测,再以毛细管电泳检测其多态性。【结果】有42对引物能扩增出条带,选择其中20对特异性较好的引物进行多态性分析。观测杂合度(Observed heterozygosity,Ho)、期望杂合度(Expected heterozygosity,He)和多态信息含量(PIC)平均值分别是0.358、0.649和0.635,其中18对引物PIC值＞0.5,具有较高的多态性。【结论】开发的微卫星标记多态性较高,可用于枣瘿蚊种群遗传多样性及遗传结构研究。     

外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响

【目的】土壤盐渍化严重制约棉花幼苗生长,褪黑素(Melatonin,MT)能有效调控植物在盐胁迫下的生长机制。研究外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响。【方法】采用对棉花幼苗叶面喷施外源褪黑素的方法,分析外源褪黑素在NaCl胁迫下棉花幼苗生长及光合系统的响应,筛选出最适喷施褪黑素浓度。以新陆中70号为材料,设置不同褪黑素浓度(25、50、100、200 μmol/L)处理,测定NaCl胁迫下不同时间段(1、3、6和9 d)棉花幼苗生长指标及叶片荧光、光合作用参数等指标。【结果】NaCl胁迫显著降低棉花幼苗株高、叶片光合、荧光指标,喷施外源褪黑素后,促进株高生长及干物质质量的增加,并有效缓解了NaCl胁迫对棉花幼苗叶片净光合速率、气孔导度、最大光化学效率、PSⅡ有效光量子产量、光化学猝灭等指标的影响,减少NaCl胁迫对棉花幼苗的损伤。【结论】NaCl胁迫条件下,外源褪黑素能有效促进棉花幼苗生长,喷施100 μmol/L褪黑素浓度处理效果最佳。     

哈萨克羊MSTN基因的DNA甲基化分析

【目的】研究肌肉和脂肪组织中MSTN基因(生长抑素)的DNA甲基化水平,为改良哈萨克羊品种的选育提供遗传科学依据。【方法】基于亚硫酸氢盐的方法,测序哈萨克绵羊MSTN基因在CpG二核苷酸中的DNA甲基化水平。【结论】6月龄哈萨克羊肌肉MSTN基因DNA甲基化低,脂肪组织DNA甲基化程度最高,股二头肌,股三头肌,半膜肌,半腱肌,背最长肌和脂肪组织的MSTN基因的DNA甲基化概率分别为34.7％,22.6％,23.3％,28％,42.6％和76.7％。【结论】哈萨克羊各组织MSTN基因DNA的甲基化概率没有显著差异。脂肪组织MSTN基因DNA甲基化的最高,肌肉组织MSTN基因的DNA甲基化的概率较低。脂肪的甲基化概率是背最长肌,股二头肌,股三头肌,半腱肌,半膜肌的甲基化概率分别为:1.8倍,2.2倍,3.39倍,2.74倍,3.29倍。其次甲基化从高到低的依次为:脂肪组织>背最长肌>股二头肌>半腱肌>半膜肌>股三头肌。     

CRISPR-Cas9技术敲除甜瓜eIF4E基因表达载体的构建

【目的】构建甜瓜eIF4E基因的CRISPR-Cas9植物基因编辑系统的gRNA 表达载体。为研究eIF4E基因功能奠定基础。【方法】以新疆主栽甜瓜皇后为材料,在eIF4E基因的第一个外显子区设计gRNA引物,以载体pP1C.4为模板,扩增获得sgRNA克隆框,使用EcoR I、Xba I双酶切pP1C.4载体,利用DNA重组酶构建重组载体pP1C.4-eIF4E。【结果】经菌落PCR检测和测序,gRNA 已经成功连接到植物基因敲除载体pP1C.4。【结论】构建了植物基因敲除载体pP1C.4-eIF4E,pP1C.4-eIF4E能对eIF4E基因进行定向编辑。     

基于DNA条形码基因快速鉴定帕米尔高原南麓部分地区农田叶蝉

【目的】 研究更加便捷高效的鉴定技术,提高叶蝉鉴定的速率,为帕米尔高原南麓部分地区叶蝉的鉴定及防治提供基础数据。【方法】 利用DNA条形码技术,选择mtDNA COI、Cytb、ITS2基因,运用通用引物PCR扩增并直接测序,借助生物信息学分析软件对比分析目的基因序列的相似性,构建系统进化树,分析遗传进化关系,获取叶蝉DNA条形码。【结果】 获得了19条mtDNACO1、Cytb及ITS2基因序列,COI基因6条、Cytb基因7条、ITS2基因6条,可作为叶蝉的DNA条形码,包括其中1条COI新序列,5条Cytb和6条ITS2序列。【结论】 获得19条叶蝉的DNA条形码,实现了帕米尔高原南麓部分地区农田4种叶蝉的快速准确鉴定。     

水稻稻瘟病抗性基因在抗性育种中的研究进展

【目的】 从水稻稻瘟病抗性的机理、抗性基因的定位、克隆以及抗性基因在育种中的应用,为水稻抗性基因的鉴定和抗性育种提供参考。【方法】 汇总和对比分析国内外的相关文献,分析不同抗性基因在水稻抗稻瘟病中的应用研究进展。【结果】 已有大约100个抗性基因被鉴定出和500个抗病基因相关的数量性状位点;在水稻基因组中被鉴定和定位的基因中,已有37个基因被成功克隆;在不同的育种方法中,基因工程育种是水稻稻瘟病抗性育种中最直接的方法。【结论】 水稻稻瘟病抗性基因的鉴定是抗性育种的基础,抗性基因的充分利用有利于快速有效的选育出新的具有广谱和持久抗性的抗病品种。     

棉花GhPAO3基因的CRISPR/Cas9表达载体的构建

【目的】研究棉花GhPAO3基因的功能,通过CRISPR/Cas9技术构建棉花GhPAO3基因的基因编辑载体。【方法】筛选合适的两个PAM位点设计引物,在引物中添加接头,重叠延伸PCR,将两个靶标片段连接在一起。通过限制性核酸内切酶BsaⅠ对pRGEB32-7载体进行单酶切,使用一步法连接重叠延伸产物与线性化的pRGEB32-7载体。【结果】使用电击转化法将构建好的棉花GhPAO3基因的基因编辑载体转入农杆菌LBA4404感受态,通过卡那霉素筛选阳性单克隆菌株。【结论】条带大小与预期一致,棉花GhPAO3基因的基因编辑载体构建成功。     

中国美利奴羊羊毛弯曲相关microRNA的筛选

【目的】 研究miRNA在不同羊毛弯曲中国美利奴羊皮肤组织中的表达差异及其可能参与的调控通路,筛选出与中国美利奴羊羊毛弯曲相关的miRNA,为进一步探究细毛羊羊毛弯曲性状的调控机理提供理论依据。【方法】 运用高通量测序技术对羊毛弯曲频率有极端差异表型值(大弯曲组与小弯曲组)细毛羊个体皮肤的miRNA组进行测序与比较分析。【结果】 共鉴定出425个miRNAs,其中包括143个已知miRNAs和282个新发现的miRNAs。在大弯曲组与小弯曲组共筛选到8个上调和17个下调的miRNAs。对差异miRNA的预测靶基因进行简单的Gene Ontology与KEGG Pathway富集分析。差异表达的miRNA的靶基因主要参与跨膜信号受体活动、信号转导活动、分子转导活动、膜的组成等过程。15 761个靶基因注释到252个信号通路。【结论】 筛选出了25个与细毛羊羊毛弯曲性状相关的候选miRNAs。     

CRISPR/Cas9技术在园艺作物中的研究进展

【目的】 回顾近年来基因编辑技术在园艺作物中的研究进展,为园艺作物的基础研究与品种培育提供参考。【方法】 从国内外文献资料中收集查阅CRISPR/Cas9技术在园艺作物研究中的研究报道,对其分析汇总。【结果】 传统育种手段难以满足园艺作物对产量和品质日益增长的需求,CRISPR/Cas9技术为其品种改良开辟新的道路,改变园艺作物育种格局,促进其在抵御生物胁迫,响应非生物胁迫,提高果实品质和作物驯化。【结论】 CRISPR/Cas9技术在园艺作物研究中是育种工作不可或缺的关键性技术。     

羔羊STEC的耐药性、毒力基因和血清型分析

【目的】 研究新疆羊源STEC的耐药性和毒力情况,评价羊源STEC在羊产业链饲养阶段的风险。【方法】 从某规模化羊场随机采取2月龄羊的肛拭子样本,EC肉汤增菌后用MAC平板结合双重PCR(stx1,stx2)法分离鉴定STEC,用SMAC平板结合双重PCR(rfbE和fliC)法分离鉴定E. coli O157:H7;用K-B法做9类18种药的敏感试验,并用PCR检测相应的耐药基因;用PCR检测STEC的毒力基因(eae,ehxA,hlyA,stx1a,stx1c,stx1d,stx2a等),并检测是否“Top Six”和E. coli O157:H7血清型。【结果】 被检的21只羊中,9只携带STEC(42.86%),其中1只羊还携带E. coli O157:H7;药敏试验显示仅有2株菌对头孢吡肟具有耐药性,对其他药均敏感;所有分离菌均携带stx1毒力基因,其毒力基因亚型以stx1a(60%)与stx1c(80%)为主,9株STEC不属于“Top Six”或O157血清型。【结论】 该场羊源STEC的携带率较高,主要携带致病力较弱的stx1,有E. coli O157:H7,但是没有“Top Six”血清群;该场羊源STEC对目前的抗菌素普遍敏感,反映了其良好的养殖环境和较少的抗生素使用。     

绵羊Myostatin前肽对成肌细胞的分化作用

【目的】 研究绵羊Myostatin前肽对C2C12细胞分化的影响。【方法】 构建并包装Myostatin前肽基因过表达慢病毒质粒,包装慢病毒,分别用LV-CMV-MSTN-flag-GFP和LV-CMV -GFP慢病毒感染C2C12细胞,检测重组慢病毒对C2C12细胞的感染能力。【结果】 LV-CMV -GFP感染组可见明显的长条状肌管,LV-CMV-MSTN-flag-GFP组只见少量肌管的形成,肌管融合率的测定。未处理组,对照组,试验组肌管融合率分别为5.53%、6.62%、9.38%,试验组即转染Myostatin前肽的肌管融合率显著高于对照组和未处理组(P＜0.05)。【结论】 Myostatin前肽基因的过表达抑制了Myostatin基因的表达,影响肌管的形成,抑制了分化的进程。     

苏博美利奴羊毛囊发育相关lncRNA与mRNA共表达网络的构建

【目的】 随着高通量测序技术的发展和完善,海量的转录组测序数据随之涌现,基因网络的方法也越来越多被用于研究中;细毛羊毛囊发育受多个基因及lncRNA共同调控,单独研究某一分子并不足以发现其调控机制,本研究旨在构建毛囊发育相关lncRNA和mRNA的共表达网络,挖掘细毛羊毛囊发育的潜在候选基因。【方法】 以苏博美利奴羊胎龄65 d（D65）、85 d（D85）、105 d（D105）、135 d（D135）的胎儿以及出生后7 d（A7）、30 d（A30）的羔羊肩胛部皮肤组织,每个时期有3个生物学重复,共18个样本,进行转录组测序以获得6个不同发育时期的lncRNA与mRNA表达谱数据,筛选出相邻时期的差异表达lncRNA与mRNA,运用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）方法构建共表达模块,使用DAVID在线工具进行GO（gene ontology）和 KEGG pathway富集分析以找到与毛囊发育相关的模块,最后从目标模块筛选高连通度的lncRNA与mRNA使用Cytoscape软件进行网络可视化。【结果】 从表达谱数据中筛选得到9 070个差异表达的lncRNA与mRNA,运用WGCNA方法得到11个模块,使用DAVID富集分析发现honeydew1、paleturquoise、skyblue2模块中的基因富集在皮肤发育、毛囊发育、毛囊形态发生、Wnt信号通路负调控、细胞粘附等生物过程,以及Wnt信号通路、TGF-β信号通路、Hedgehog信号通路、紧密连接、MAPK信号通路、ECM-受体相互作用等毛囊发育相关的信号通路,并筛选这3个模块中连通度高的lncRNA和mRNA构建了子网络,得到包括TGFB2、CTSB、SFN、SPINT1、FAM83G、GSDMA、MPZL3、VIM、CRABP1在内的毛囊发育相关基因,预测出ENSOART00000029117、TCONS_00489976、TCONS_00376759等24个lncRNA的可能靶基因。【结论】 首次运用WGCNA方法构建了苏博美利奴羊毛囊发育相关lncRNA与mRNA的共表达网络,鉴别出3个毛囊发育相关的共表达模块,发现多个与毛囊发育相关的潜在候选基因,并预测出24个lncRNA可能的靶基因。     

陆地棉细胞色素P450超家族基因GhCYP85A2-1的克隆与功能分析

【目的】研究细胞色素P450超家族CYP85A亚家族基因在棉花株高发育中的生物学功能,为陆地棉株高分子育种提供理论依据和基因资源。【方法】 采用同源克隆方法,从陆地棉中克隆CYP85A家族基因GhCYP85A2-1,利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus, TRV)诱导的基因沉默技术(Virus-induced gene silencing, VIGS)构建GhCYP85A2-1基因沉默载体,利用qRT-PCR技术检测侵染棉花幼苗的基因表达量。【结果】 GhCYP85A2-1基因沉默植株的株高显著降低,基因的表达量也显著下降。【结论】 GhCYP85A2-1基因在棉花株高发育过程中起到重要调控作用。     

外源营养因子对巴尔喀什蘑菇菌丝的影响

【目的】 研究不同外源营养因子,包括碳源、氮源、培养料、无机盐、维生素和植物生长调节剂,对巴尔喀什蘑菇菌丝生长的影响。【方法】 以新疆野生巴尔喀什蘑菇分离菌株为试材,采用单因素平板实验法进行试验。【结果】 巴尔喀什蘑菇菌丝生长的最佳碳氮源为可溶性淀粉和牛肉膏,培养巴尔喀什蘑菇较为合适的培养料有木屑、棉籽壳发酵料和芦苇基质,无机盐(MnSO₄、FeSO₄、CaCl₂、CaSO₄、CaCO₃),维生素(B1、B2、B6、H、B9、B-h、C),及植物生长调节剂(IAA、NAA、6-BA、6-KT、赤霉素和腐殖酸钠),均可在一定程度上促进巴尔喀什蘑菇菌丝的生长。【结论】 不同外源营养因子对巴尔喀什蘑菇菌丝的生长有不同程度的影响。