基于转录组测序挖掘奶牛乳脂代谢关键候选基因

旨在对高、低乳脂率奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）转录组测序的mRNA表达谱数据进行深入分析,挖掘影响奶牛乳脂代谢的关键候选基因。本研究采用Illumina PE150方法对乳脂率具有极端差异的荷斯坦奶牛（高、低乳脂组各4头）的BMECs进行转录组测序,以P<0.05和|log₂FoldChange|≥1.5为阈值筛选差异表达基因,并利用KOBAS在线网址进行功能富集分析,最后通过实时荧光定量PCR （qRT-PCR）技术分析测序结果的准确性及乳脂代谢相关差异表达基因的组织表达谱。结果表明,在高、低乳脂组之间共发现578个差异表达基因,包括332个上调差异表达基因,246个下调差异表达基因。功能富集分析共确定了包含生物学过程（BP）、细胞组分（CC）和分子功能（MF）的366个显著富集的GO条目（P<0.05）,其中与脂代谢密切相关的GO条目有长链脂肪酸的运输、脂肪细胞分化的正向调节、乳腺肺泡发育、花生四烯酸的结合等。差异表达基因显著富集到47条KEGG通路（P<0.05）,参与脂代谢的通路有15条,分别为脂肪细胞内脂解的调节、磷脂酶D信号通路、河马信号通路等,其中ID2、PRKKA2、FABP4和ADCY5为可能调控乳脂代谢的关键候选基因。组织表达谱分析发现,FABP4在乳腺组织中的表达水平相对最高,ID2、PRKKA2和ADCY5相对于其它组织在乳腺中的表达也均处于较高水平。本研究筛选得到了4个影响奶牛乳脂代谢的重要候选基因,为今后奶牛乳脂代谢的分子调控机制研究提供了重要的理论依据。     

感染产肠毒素大肠杆菌的猪小肠上皮细胞microRNA表达谱分析

试验旨在探索产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）感染猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）诱导的microRNA （miRNA）表达谱变化，为解析宿主miRNA在ETEC感染过程中的调控作用提供理论基础。利用Illumina 6000 Novoseq SE50测序平台分别对ETEC感染前后的IPEC-J2进行高通量测序，用Bowtie与参考基因组比对，用DESeq R Package进行miRNA差异性分析。通过miRanda和RNAhybid共同预测差异表达miRNA的靶基因，对差异表达miRNA靶基因进行GO功能和KEGG通路分析。随机选取5个miRNAs，对测序结果进行实时荧光定量PCR验证。结果显示，IPEC-J2在感染前后的sRNA文库经过滤分别得到12 889 260和11 203 056条clean reads。感染前后文库中，miRNA所占比例最高，分别为73.16%和54.10%；分别有97.98%和69.83%长度为18~40 nt的sRNA可比对到参考基因组，表明测序质控良好。长度在22~24 nt的序列大部分首位碱基偏向U，2~8位点出现频率最高的碱基分别为AGCUUAU。共发现311个已知miRNAs，128个新miRNAs。在2个文库中，长度为23 nt的miRNA序列占比最高，分别为41.42%和23.56%。感染后共筛选到140个差异表达miRNAs，其中74个表达上调，66个表达下调。GO分析表明，miRNA靶基因显著富集于代谢过程、正向调节代谢过程、细胞成分或生物合成、免疫系统、细胞内部分和细胞器等功能。KEGG分析表明，差异表达miRNA靶基因显著富集于赖氨酸降解、生产IgA的肠道免疫网络、NF-κB信号通路和T细胞受体信号通路等。实时荧光定量PCR验证结果表明，随机选取的5个miRNAs表达趋势与测序结果一致，表明测序准确可靠。综上所述，IPEC-J2的miRNAs参与了ETEC感染过程，为进一步揭示调控ETEC感染的关键miRNA及其作用机制提供科学依据。     

鸡白痢沙门菌感染雏鸡的骨髓miRNA表达谱分析

旨在探究鸡白痢沙门菌(Salmonella enterica serovar Pullorum,S.Pullorum)感染雏鸡后骨髓miRNA的差异表达特征,为深入了解鸡白痢沙门菌的致病机制提供理论基础。将7日龄SPF雏鸡随机分为两组,分别口服鸡白痢沙门菌和PBS,于感染24 h后采集骨髓进行miRNA测序,筛选差异倍数≥2且P值≤0.05的差异表达miRNAs进行靶基因预测以及GO、KEGG富集分析,随机选取6个miRNAs进行qRT-PCR验证,构建与免疫过程相关的miRNA-mRNA靶点网络。通过miRNA测序,共获得20个已知的差异表达miRNAs,其中11个上调,9个下调。qRT-PCR结果表明,miRNA变化趋势与测序结果一致。GO分析结果表明,差异表达基因主要富集在膜运输、信号转导、免疫系统、碳水化合物代谢、糖类的生物合成和代谢等,KEGG的信号通路主要富集在Notch信号通路、Hedgehog信号通路、PPAR信号通路、AMPK信号通路、Hippo信号通路等,miRNA-mRNA网络互作发现,gga-miR-1466和gga-miR-6643-5p可能是参与免疫过程相关的关键miRNA。本研究解析了鸡白痢沙门菌感染雏鸡的骨髓miRNA表达谱特征,为了解鸡白痢沙门菌和鸡之间相互作用的复杂分子致病机制提供了新的见解,为防控鸡白痢沙门菌感染提供了新策略。     

沐川乌骨黑鸡肌内脂肪沉积相关microRNAs的筛查与鉴定

试验旨在挖掘高肌内脂肪（IMF）含量和低IMF含量鸡胸肌中差异表达的microRNA（miRNA）（DEM）,以期从miRNA角度探究鸡IMF沉积的分子调控机制。以120只沐川乌骨黑鸡为研究对象,采用高通量测序分别完成3个IMF含量极高（H组）和极低（L组）鸡胸肌组织的miRNA测序,测序结果经生物信息学分析,鉴定H和L组中差异表达的miRNAs,随机选择6个miRNAs进行实时荧光定量PCR验证。IMF含量测定结果表明,每只鸡平均100 g胸肌中IMF含量为4.08 g,H和L组IMF含量存在极显著差异（P<0.01）;6个测序文库结果表明,每个测序文库获得Clean reads均超过10 000 000条,Clean reads占Raw reads的百分比>93%,21~23 nt的small RNA（sRNA）数量占总sRNA的百分比>50%,其中22 nt长度的sRNA所占比例最高,平均GC碱基含量为48.95%,获得的测序数据可靠;6个测序文库中sRNA注释为rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA以及重复序列的比例较低,分别为2.74%、1.85%、6.21%、1.58%、2.82%和2.81%;6个测序文库共鉴定已知miRNAs成熟体578个,miRNAs前体500个,鉴定差异表达的miRNAs 23个,其中H组中上调表达的miRNAs有16个,下调表达的miRNAs有7个;miRNA靶基因预测分析结果表明,23个差异表达miRNAs共预测靶基因628个;GO分析结果表明,共鉴定了30个显著富集GO条目,包括6个细胞成分、13个生物学过程和11个分子功能;KEGG富集分析表明,差异表达miRNA的靶基因显著富集于胰岛素信号通路、半乳糖代谢、脂肪细胞因子信号通路、鞘糖脂生物合成、糖酵解及淀粉和蔗糖代谢;实时荧光定量PCR结果表明,gga-miR-124a-3p、gga-let-7a-5p在H组中表达量极显著或显著高于L组（P<0.01;P<0.05）;gga-miR-19a-3p在H组中表达量极显著低于L组（P<0.01）,gga-miR-6553-3p和gga-miR-128-3p在H组中的表达量显著低于L组（P<0.05）,其表达趋势与测序结果一致。以上结果表明,差异表达的miRNA gga-miR-124a-3p、gga-let-7a-5p、gga-miR-6553-3p、gga-miR-128-3p和gga-miR-19a-3p参与脂肪生成,是鸡IMF含量调控重要的候选miRNAs,为阐释miRNA调控鸡IMF沉积分子机制提供理论基础。     

猪GV/MⅡ期卵母细胞miRNAs表达谱及Npm2基因相关miRNAs筛选

旨在探索体外成熟前后猪卵母细胞miRNAs表达谱，并筛选参与调控Npm2基因表达的miRNAs。本试验回收屠宰场猪卵巢，收集GV期卵母细胞，经体外成熟培养后获得MⅡ期卵母细胞，分别提取约130个GV期和MⅡ期卵母细胞总RNA进行Illumina HiSeqTM 2500测序，获取miRNA测序数据，每个处理重复3次，筛选差异表达microRNAs并进行靶基因GO和KEGG聚类分析。结果表明，本研究成功构建了GV期和MⅡ期猪卵母细胞miRNAs表达谱，GV期和MⅡ期卵母细胞差异表达miRNAs有95个，具有相似表达模式的miRNA聚为一类，对95个差异表达miRNAs进行靶基因预测，共得到3 967个靶基因，经GO和KEGG富集分析表明，这些靶基因被富集于5 194个GO条目和212个信号通路，其中参与卵母细胞减数分裂成熟的信号通路有2个。在差异表达miRNAs中筛选到5个与Npm2基因相关的miRNAs。采用qRT-PCR对其中2个miRNAs进行验证，证实其表达趋势与测序结果一致。本研究筛选了GV期和MⅡ期卵母细胞差异表达miRNAs，推测差异表达的miRNAs可能通过代谢、卵母细胞减数分裂相关通路、孕激素介导的卵母细胞成熟通路等途径在卵母细胞体外成熟过程中发挥作用，并筛选出调控Npm2基因表达的miRNAs，研究结果可为进一步阐明miRNA对Npm2基因的调控及其在卵母细胞成熟过程中的作用提供依据。     

奶牛乳腺组织中C4BPA基因的表达量差异分析

与奶牛乳脂相关的基因在奶牛乳腺组织中表达量的多少对奶牛的乳脂率起到关键的调控作用。C4BPA(complement component 4binding protein,alpha)基因是通过对高乳脂奶牛及低乳脂奶牛的乳腺组织进行转录组测序选择出的差异基因。为了研究C4BPA基因在奶牛乳脂合成代谢过程中的作用,本试验以中国荷斯坦奶牛为研究对象,利用乳成分分析仪检测15头中国荷斯坦奶牛的乳脂率,挑选出高乳脂奶牛与低乳脂奶牛各3头(P0.05),提取乳腺组织总RNA,反转录成cDNA,进行荧光定量PCR,检测该基因在奶牛乳腺组织中的表达量,并利用SPSS软件对不同奶牛乳腺组织中C4BPA基因的表达量进行差异分析。结果表明,C4BPA基因在不同奶牛乳腺组织中均有表达,且在高乳脂奶牛及低乳脂奶牛的乳腺组织中表达量差异显著(P0.05)。本试验为进一步对C4BPA基因生物学功能和作用机制的研究奠定基础。     

IGLL1基因在奶牛乳腺组织中的表达量差异分析

免疫球蛋白λ多肽1(immunoglobulin lambda-like polypeptide 1,IGLL1)是一种具有编码蛋白质特性的基因,位于17号染色体上。通过本实验室前期的奶牛乳腺组织转录组测序研究表明,IGLL1基因可能对奶牛乳脂的合成代谢产生影响。本试验以中国荷斯坦奶牛乳腺组织为研究对象,选取3头高脂中国荷斯坦奶牛,3头低脂中国荷斯坦奶牛的乳腺组织提取RNA并反转录为c DNA,进行RT-PCR,并对数据进行统计分析,研究IGLL1基因在奶牛乳腺组织中的表达差异。结果显示,该基因在高脂奶牛及低脂奶牛的乳腺组织中均有表达,且高脂奶牛的乳腺组织中的表达量显著高于低脂奶牛的表达量(P=0.0370.05)。研究表明,IGLL1基因可能对中国荷斯坦奶牛的乳脂的合成或代谢产生影响。该研究为奶牛的优良品种选育提供了试验基础。     

sRNA伴侣蛋白Hfq敲除条件下沙门菌的转录组分析

为探明沙门菌(Salmonella)在sRNA伴侣蛋白Hfq敲除条件下转录组变化情况。本试验采用HiSeq测序平台对沙门菌LT2菌株及其Hfq敲除株进行高通量测序,通过DESeq2差异分析方法筛选敲除sRNA伴侣蛋白Hfq条件下的差异表达基因,对其进行生物信息学GO功能显著性富集分析和Pathway显著性富集分析。结果显示,对照组和试验组分别得到12 753 534条、8 254 308条Clean Reads。通过DESeq2差异分析获得差异基因1 055个,其中表达上调基因516个,表达下调基因539个。GO功能显著性富集分析表明显著差异表达基因主要富集在钴胺素代谢过程、钴胺素生物合成过程、碳水化合物代谢过程等生物过程中。Pathway显著性富集分析表明显著差异表达基因富集到细菌趋化性、丙酸代谢和碳代谢等11个信号通路中。结果表明,本试验应用RNA-seq技术丰富了sRNA伴侣蛋白Hfq调控基因数量,筛选出20个受伴侣蛋白Hfq调控的显著差异表达基因,其中4个基因功能及编码蛋白未知,注释了差异表达基因的生物学功能及信号通路,推断Hfq在细菌对数期主要通过影响营养提供和趋化性等途径,继而影响细菌的正常生理活动,为Hfq协同sRNA的调控机理研究及sRNA靶基因的筛选奠定了基础。     

MiR-206在奶牛乳脂代谢中的作用及.研究进展

牛奶是国民饮食的重要营养物质来源,其丰富的脂肪酸种类及多不饱和脂肪酸含量显现出了较高的营养价值.miRNAs通过参与乳脂代谢影响脂肪酸和甘油三酯的生成.miR-206作为miRNAs中的一员,属于短链非编码RNA,长度仅有21～25bp,通过与下游关键靶基因3'UTR结合抑制其表达.本文综述了miR-206在奶牛乳脂代...     

外源注射miR-499-5p对肉鸡腓肠肌转录组的影响

旨在探讨外源注射miR-499-5p对肉鸡腓肠肌肌纤维直径及基因表达的影响，完善miR-499-5p对肉鸡骨骼肌发育的分子调控机制。本研究选用14日龄健康大恒肉鸡公鸡16只，随机分为2组，每组8个重复，均正常饲喂日粮，分别在腓肠肌部位肌肉注射agomiR-NC（对照组，5 nmol）和agomiR-miR-499-5p（注射组，5 nmol），为保证试验效果，每3 d注射1次，共注射6次。注射完成后将16只肉鸡屠宰，采集腓肠肌组织进行肌纤维直径测定和转录组学（RNA-seq）分析。结果显示，注射miR-499-5p可导致肉鸡腓肠肌肌纤维直径显著减小（P<0.05）。转录组测序结果显示，注射组和对照组分别获得308 263 164和316 696 152条clean reads，与鸡参考基因组的比对率分别为90.29%和89.57%。与对照组相比，注射组共有差异表达基因18个，其中上调基因12个，下调基因6个（P<0.05）。其中差异表达最大的两个基因分别是原癌基因FOS（fos proto oncogene，FOS）和早期生长应答蛋白基因（EGR1）。GO富集分析发现，差异表达基因显著富集于跨膜受体蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路、转录调控、脂质合成和骨骼肌再生等过程。KEGG富集分析结果显示，差异表达基因显著富集于丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和Wnt信号通路。利用生物信息学软件预测到miR-499-5p的靶基因共78个，GO富集分析发现，靶基因也显著富集于丝氨酸/苏氨酸激酶活性的负调控和转录因子活性等过程。本研究表明，注射miR-499-5p可改变肉鸡腓肠肌肌纤维直径从而影响肌纤维特性，差异表达基因中的FOS、EGR1、CYR61和WNT7A基因可能在miR-499-5p的作用下通过上述通路参与了脂肪沉积和肌肉发育的调控。     

中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因3个SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

旨在开展奶牛群体高乳成分功能基因的验证与筛选,利用微流控芯片自主选育技术分析北京地区母牛群体高乳蛋白、高乳脂基因频率,同时分析基因多态性及其与产奶性状的相关性。本研究对北京地区8个大型奶牛场1 596头中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因的多态性进行了检测,所有个体均为3胎以内的泌乳牛,收集每头牛所有测定日的产奶量、乳脂率、乳蛋白率等数据,同时对3个多态位点不同基因型与产奶性状进行了关联分析。RPL23A基因的SNP位点g.20146771G>A,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均达到极显著关联（P<0.01）,第二泌乳期,g.20146771G>A与5个产奶性状均呈极显著关联（P<0.01）。ACACB基因的SNP位点g.63962768C>T,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均呈极显著关联（P<0.01）,在第二泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白率呈极显著关联（P<0.01）。结果表明,RPL23A、ACACB基因可以作为影响中国荷斯坦奶牛产奶性状的候选基因用于标记辅助选择,以上基因位点可能通过直接或间接的途径影响奶牛的乳脂或乳蛋白性状,对产奶性状起到重要调控作用。本研究为荷斯坦奶牛后续的标记辅助选择奠定了良好基础。     

系统分析多组织转录组鉴定影响猪脂肪沉积的关键基因

旨在挖掘影响松辽黑猪脂肪沉积的关键基因及脂肪、肝和肌肉在体内的功能。本研究选择体重100 kg左右健康且背膘厚差异显著的6头(高、低各3头)松辽黑猪为试验动物,利用高通量转录组测序技术检测其脂肪、肝和背最长肌组织中基因的表达水平,鉴定不同脂肪沉积猪和不同组织中的差异表达基因,并分析差异表达基因的生物学功能。结果表明,在不同分组的猪中发现135个差异表达基因,其中部分参与了PPAR信号通路、AMPK信号通路、代谢通路、脂肪酸代谢和甘油代谢等通路。经生物学功能分析发现,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因为影响猪脂肪沉积的关键基因。在不同组织的差异表达表达基因中,脂肪组织中高表达的基因显著富集在胰岛素信号通路、MAPK信号通路、三羧酸循环、氧化磷酸化等通路;肝中高表达基因显著富集在多种物质的代谢、脂肪酸的降解、氨基酸的合成等通路;背最长肌中高表达的基因主要参与了蛋白质的降解、PI3K-Akt信号通路、氧化磷酸化通路、Wnt信号通路、磷脂酰肌醇信号通路等通路。不同组间差异表达基因分析结果提示,EHHADH、ME1、SCD、OLR1、PHGDH、ACLY、LEP和CYP超家族基因等基因是影响脂肪沉积的关键基因;不同组织间差异表达基因表明,脂肪组织是脂肪合成的主要部位,而肝和肌肉组织主要涉及脂肪酸的降解。本研究结果对脂肪性状的遗传改良、机理解析有一定意义。     

Identification of IGF2BP1-related lncRNA-miRNA-mRNA network in goat skeletal muscle satellite cells

Insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1 (IGF2BP1) plays essential roles in the proliferation of skeletal muscle satellite cells (MuSCs). Increasing evidence has shown that IGF2BP1 regulates the expression of noncoding RNAs and mRNAs. However, the related molecular network remains to be fully understood. Therefore, we performed RNA sequencing and analyzed the microRNAs (miRNAs), long noncoding RNAs (lncRNAs), and mRNAs differentially expressed in goat MuSCs treated with IGF2BP1 overexpressing and empty vectors. A total of 36 miRNAs, 59 lncRNAs, and 44 mRNAs were differentially expressed caused by IGF2BP1. Expectedly, they were enriched in muscle development-related Rap1, PI3K-AKT, and FoxO signaling pathways. Finally, we constructed a lncRNA-miRNA-mRNA interaction network containing 30 lncRNAs, 15 miRNAs, and 34 mRNAs, in which several miRNAs, including miR-133a-3p, miR-204-5p, miR-125a-3p, miR-145-3p, and miR-423-5p, relate with cell growth and participate in muscle development. Overall, we constructed an IGF2BP1-related network, which provides new insight into the myogenic proliferation of goat.     

罗伊氏乳杆菌对仔猪空肠miRNAs表达谱的影响

试验旨在研究罗伊氏乳杆菌对仔猪空肠miRNAs表达的影响。选用1日龄健康约克×荣昌仔猪6窝,随机分为两组,每组3窝（共27头）。即对照组（每天每头灌喂0.1%的无菌蛋白胨溶液）,LR组（每天每头灌喂活菌总数为1.0×10¹⁰CFU的罗伊氏乳杆菌）,分别在10和20日龄,每组选取6头进行屠宰,采集空肠样品。通过Solexa高通量测序技术检测空肠miRNA的表达谱,利用生物信息学技术进行靶基因预测和功能分析。结果显示：1）试验构建了8个文库,共获得187 103 840条纯净reads序列,其中22 nt长度序列占的比例最大;2）10和20日龄分别鉴定出354和352个已知的miRNAs,其中有329个miRNAs共表达;3）灌喂罗伊氏乳杆菌组仔猪空肠miRNA差异表达,10和20日龄分别获得7和9个差异显著的miRNAs,ssc-miR-218在两个日龄中都差异表达;4）对差异表达的miRNAs进行靶基因预测和KEGG通路分析,发现有10 221个靶基因富集到293条通路上,有66条通路显著富集（P<0.05）,包括与肠道发育及免疫调控相关的MAPK和PI3K-Akt信号通路;5）随机挑选6个差异表达miRNAs进行荧光定量PCR验证,验证结果与测序结果基本一致。本研究表明,罗伊氏乳杆菌可能通过影响空肠miRNAs表达来调控有关肠道健康的信号通路。