单双羔绵羊卵巢组织差异表达microRNAs筛选

【目的】全面了解绵羊卵巢组织miRNAs表达情况,分析产单羔和产双羔绵羊卵巢miRNAs表达差异,从而为探讨miRNAs在繁殖力调控中的作用提供依据。【方法】应用多物种miRNA芯片对绵羊卵巢组织miRNA进行表达分析。首先选择经产单羔羊和双羔羊,发情后采集双侧卵巢提取总RNA,分离小片段 RNA与miRNA芯片杂交,然后进行数据分析获得绵羊卵巢组织miRNAs表达谱;利用生物信息学软件,以q-value ≤ 5%,且Fold Change ≥2 或≤0.5的标准筛选单羔羊和双羔羊卵巢差异表达miRNAs,并利用q-PCR技术验证芯片结果;分别采用microT和miRDB两种方法预测差异表达miRNAs的靶基因,然后合并两种方法结果数据取二者的交集,用在线软件对靶基因进行GO功能注释。【结果】在检测的来自所有物种的miRNAs中,有5 448个miRNAs在单羔和双羔羊卵巢组织中共同表达,22个在单羔羊卵巢中特异性表达,15个在双羔羊卵巢中特异性表达;对绵羊中已报道的103个miRNAs,比较其在两组母羊卵巢组织中的表达变化,共获得11个差异表达miRNAs,其中4个上调表达,7个下调表达;随机选择一个上调和一个下调表达的miRNAs进行q-PCR验证,定量结果与芯片结果一致,说明芯片结果准确、可信;预测获得7个miRNAs的靶基因,分别是：oar-miR-370-5p、oar-miR-376b-5p、oar-miR-381-5p、oar-miR-412-5p、oar-miR-541-3p、oar-miR-544-5p和oar-miR-1185-5p,每个miRNA获得的靶基因个数分别为：115、71、1、5、8、135和23个。GO注释结果显示,miR-376b-5p和miR-1185-5p的靶基因主要参与形成细胞内组分和细胞器,在分子功能分类中,绝大部分基因为连接分子类和催化活性分子类,在生物学过程分类中,主要参与细胞增殖、分化、凋亡过程和代谢过程;同时miR-376b-5p的靶基因IGF-1、DAZL、MTOR、MET、NEDD4和miR-376b-5p的靶基因AHR参与生殖过程的调控。【结论】成功构建了绵羊卵巢miRNAs表达谱,获得产单羔母羊和产双羔母羊卵巢组织差异表达miRNAs,这些miRNAs可能与绵羊卵泡发育和产羔数多少有关。     

马铃薯低温响应的ScmiR390-5p及其靶基因表达与结构分析

【目的】研究马铃薯富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase LRR-RLK)类受体蛋白激酶基因SCLRRK1受miR390（ScmiR390-5p）调控响应非生物胁迫的机理。【方法】通过低温响应马铃薯miRNA测序分析与靶基因预测,发现ScmiR390-5p通过调控1个可能的LRR类受体蛋白激酶基因对低温做出响应;利用实时荧光定量PCR技术（Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR）验证ScmiR390-5p和SCLRRK1响应低温胁迫的表达情况;利用RLM-5′RACE确定ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点;利用PCR技术克隆得到SCLRRK1的DNA序列和CDS序列,生物信息学分析SCLRRK1的结构和功能;利用RT-qPCR分析ScmiR390-5p/SCLRRK1在马铃薯各组织中的表达情况及其响应各种非生物胁迫的表达情况。【结果】RT-qPCR结果表明,低温诱导ScmiR390-5p表达,SCLRRK1的表达则受到低温的抑制,ScmiR390-5p和SCLRRK1的表达在低温胁迫下呈负相关性;RLM-5′RACE分析表明,ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点是ATTCCT//CCTGAGTT,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在低温响应中起作用。克隆结果表明SCLRRK1的CDS序列长度为2 685 bp,编码894个氨基酸,DNA序列长度为3 549 bp,含有1个内含子、2个外显子、3′非编码区和5′非编码区,ScmiR390-5p的靶位点位于SCLRRK1 CDS序列内部（960—981 bp,GGAACTATTCCTCCTGAGTTT）。生物信息学显示SCLRRK1是1个富含亮氨酸重复序列(leucine-richrepeat,LRR)的类受体蛋白激酶基因,编码的蛋白属于跨膜分泌蛋白。马铃薯组织表达RT-qPCR分析显示,ScmiR390-5p在叶中的表达量最高,根次之,茎中（地上茎、块茎和匍匐茎）表达量较低;而SCLRRK1的表达情况与ScmiR390-5p相反,其在叶中的表达最低,在茎中表达最高（匍匐茎>块茎>地上茎）。多种非生物胁迫结果显示,ScmiR390-5p和SCLRRK1表达在NaCl胁迫下呈负相关,ScmiR390-5p受到NaCl胁迫诱导表达。与对照相比,ABA和6-BA处理下ScmiR390-5p表达先下降之后呈波浪小幅回调;6-BA处理下SCLRRK1表达持续升高,ABA处理下SCLRRK1表达先上升后下降。GA₃、PEG和IAA处理8 h时,ScmiR390-5p的表达达到峰值,GA₃、PEG和IAA处理都能诱导SCLRRK1表达,但其变化趋势与ScmiR390-5p相关性不强。【结论】SCLRRK1具备编码LRR类受体蛋白激酶的核酸、氨基酸序列和结构基础,是ScmiR390-5p的靶基因;ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在马铃薯组织器官中具备明显作用;ScmiR390-5p在转录后水平通过抑制马铃薯SCLRRK1的表达对低温胁迫做出响应,同时,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在NaCl和6-BA胁迫响应中起作用,但不对ABA、GA₃、IAA和PEG胁迫做出响应,ScmiR390-5p和SCLRRK1分别在转录水平受到ABA、GA₃、IAA和PEG胁迫信号调控。     

京海黄鸡柔嫩艾美尔球虫感染对脾脏和盲肠IL-6、IL-8、CCLi2基因表达量的影响及其相关性

白介素6(IL-6)、白介素8(IL-8)和CC趋化因子配体2(CCLi2)3种细胞因子在炎症反应以及机体免疫方面发挥重要作用。为了揭示球虫感染对脾脏和盲肠中IL-6、IL-8和CCLi2的表达量的影响,以京海黄鸡(Gallus gallus)为试验材料,设球虫感染组和非感染的对照组,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测了脾脏与盲肠组织中IL-6、IL-8和CCLi2的mRNA的相对表达量,比较同一组织感染组与对照组间3个基因表达量的差异,同时分析同一处理组的同一组织内、不同组织间3个基因表达量的相关性。研究结果表明:感染组脾脏组织IL-6、IL-8和CCLi2三个基因的表达量均显著高于对照组(P<0.05),其中IL-6基因达极显著水平(P<0.01);感染组盲肠组织中IL-6、IL-8和CCLi2的表达量均极显著地高于对照组(P<0.01)。相关性分析结果表明,感染组脾脏组织中IL-6、IL-8和CCLi2的表达量之间均存在极显著的正相关(P<0.01);在感染组盲肠组织中IL-8、CCLi2与IL-6基因的表达量存在极显著的正相关(P<0.01),但IL-8与CCLi2基因表达量相关不显著(P>0.05);在对照组脾脏组织中,IL-6、IL-8与CCLi2间存在极显著的正相关(P<0.01),其他基因间相关均不显著(P>0.05);对照组盲肠组织中IL-6、IL-8和CCLi2之间均存在极显著的正相关(P<0.01);此外,无论感染组还是对照组,脾脏和盲肠组织间3个基因的表达量相关性均不显著(P>0.05)。以上结果表明,IL-6、IL-8和CCLi2可能在京海黄鸡球虫感染过程中发挥重要作用,研究结果对进一步探讨这3个基因在球虫病抗病育种中的作用提供了依据,对京海黄鸡球虫病抗病育种具有重要意义。     

育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡肝脏miRNA表达谱差异分析

【目的】对育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡的肝脏进行miRNA高通量测序分析,探明高能饮食状态下蛋鸡肝脏中影响其开产的miRNA,为提高产蛋性能打下基础。【方法】以代谢能水平为12.14 MJ/kg的高能饲粮饲喂育成期蛋鸡,通过Illumina NextSeq500高通量测序平台对开产与未开产蛋鸡肝脏进行small RNA测序,使用DESeq分析miRNA表达量,并以实时荧光定量PCR进行验证;采用miRanda对差异表达miRNA进行靶基因和靶位点预测,同时以超几何分布对差异表达的靶基因进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】 6个样本（3个开产蛋鸡样本,3个未开产蛋鸡样本）能注释到的miRNA均超过300个,约占miRBase中已鉴定鸡miRNA的30.00%,且前体鉴定结果显示各样本注释到的miRNA有部分定位在同一前体上。与未开产组样本相比,开产组样本有9个miRNA表达上调、3个miRNA表达下调。其中,gga-miR-132c-5p、gga-miR-132b-5p、gga-miR-2184a-5p、gga-miR-132c-3p、gga-miR-132b-3p及gga-miR-2184a-3p属于同一miRNA基因簇,且gga-miR-1682、gga-miR-132b-3p和gga-miR-2184a-3p等3个上调miRNA在未开产蛋鸡样本中不表达。通过miRanda共预测得到129个差异表达潜在靶基因,以miR-203a预测得到的靶基因最多,为32个;其次是gga-miR-2184a-5p、gga-miR-148a-5p和gga-miR-12211-5p,分别预测到30、25和23个靶基因;而miR-132c-5p预测得到的靶基因最少,仅为9个。129个靶基因显著注释到8条GO功能条目上,生物学过程（Biological process）主要注释到脂质代谢过程、细胞脂质代谢过程、脂质生物合成过程、磷脂生物合成过程、磷脂代谢过程、甘油磷脂生物合成过程和解剖学结构发育,分子功能（Molecular funcion）仅注释到1条GO功能条目,即利钠肽受体活性,未发现涉及细胞组分（Cellular component）的GO功能条目;在注释到的8条GO功能条目中有6条与脂质代谢相关,涉及的靶基因有22个,占总潜在靶基因的17.10%。KEGG信号通路富集分析结果显示共显著富集到7条KEGG信号通路,其中脂肪酸降解、脂肪酸生物合成、酮体合成与降解及PPAR信号通路等4条信号通路与脂质代谢相关。【结论】育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡中共存在12个差异表达miRNA,涉及129个差异表达潜在靶基因,且主要富集在肝脏脂质代谢相关过程和信号通路,说明miRNA是通过调控脂质代谢及其相关基因表达而影响蛋鸡开产。     

鸡白痢沙门氏菌感染对雏鸡脾脏miRNA表达谱的影响

【目的】鉴定感染鸡白痢沙门氏菌后雏鸡脾脏差异表达的miRNA，为阐明miRNA在鸡白痢沙门氏菌感染中的调控机制提供理论基础。【方法】采集感染和未感染鸡白痢沙门氏菌的SPF雏鸡脾脏，提取脾脏RNA，构建6个miRNA文库；利用Illumina Hiseq 2500测序技术和生物信息学分析筛选差异表达miRNA，通过TargetScan和miRanda算法预测差异表达miRNA的靶基因，并进行GO功能富集和KEGG通路富集分析，最后利用RT-qPCR方法验证测序结果。【结果】鉴定到29个差异表达miRNAs，其中15个显著上调、14个显著下调。GO分析表明：脂多糖介导的信号通路正调控以及NIK/NF-κB介导的信号通路负调控等免疫相关生物学过程显著富集；KEGG分析显示：差异表达的miRNA主要参与溶酶体和内吞作用等免疫相关通路。高通量测序结果与RT-qPCR结果一致。【结论】成功鉴定到鸡白痢沙门氏菌感染雏鸡脾脏miRNA表达谱，获得29个鸡白痢沙门氏菌感染潜在相关miRNAs。     

猪miR-204组织表达与重要靶基因筛选

基于Illumina Hiseq 4000高通量测序技术筛选得到仔猪感染C型产气荚膜梭菌耐受和易感组中显著上调表达的miR-204。为研究miR-204在各组织中的表达,进一步筛选miR-204参与调控仔猪C型产气荚膜梭菌感染的关键靶基因,采用实时荧光定量PCR方法检测了miR-204在7日龄仔猪各组织中的表达,利用MEGA7.0软件对其成熟体序列保守性进行分析,运用TargetScan、miRDB、PicTar软件进行靶基因预测,并用DAVID软件对靶基因进行Gene Ontology和KEGG Pathway通路富集分析,进一步采用qRT-PCR方法对筛选得到的关键靶基因在猪肠上皮细胞(IPEC-J2)中进行靶向关系验证。结果表明,miR-204在7日龄仔猪肾脏、肝脏、胸腺、淋巴、十二指肠和回肠组织中均高度表达,其成熟体序列在脊椎动物间高度保守。3种软件预测到的共同靶基因有114个,这些靶基因显著(P<0.05)富集在15个GO功能和13个信号通路。结合前期得到的抗性基因,筛选到4个关键靶基因NR3C1、SIRT1、BCL2L2和DLG5,转染miR-204 mimics后,靶基因SIRT1、BCL2L2和DLG5极显著(P<0.01)下调表达。miR-204是参与调控仔猪抵抗C型产气荚膜梭菌感染的重要因子,SIRT1、BCL2L2和DLG5可能是miR-204的关键靶基因,其功能还需进一步验证。     

禽致病性大肠杆菌phoP/Q基因缺失对雏鸡脾脏microRNAs功能的影响

从microRNA(miRNA)水平探究禽致病性大肠杆菌(APEC)phoP/Q基因缺失对雏鸡脾脏功能表达的影响,为APEC的防制提供参考资料。用禽致病性大肠杆菌和其phoP/Q基因的缺失株分别攻毒14日龄雏鸡,采集其脾脏组织为材料进行高通量测序获得miRNA表达谱,选择差异倍数大于8的miRNA进行Real-time PCR,对差异表达的miRNA进行靶基因预测以及GO、KEGG富集分析。测序结果获得10个差异表达的miRNA,其中1个miRNA表达量下调,9个miRNA表达量上调,Real-time 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能量代谢、免疫系统、细胞生长与凋亡、糖合成与代谢等生物学过程。KEGG分析结果显示预测靶基因参与MAPK信号通路、糖代谢通路、Wnt信号通路等重要通路。本试验分析禽致病性大肠杆菌phoP/Q基因缺失后感染雏鸡脾脏miRNA的表达差异,从miRNA水平探讨了phoP/Q基因缺失对APEC致病性的影响,为APEC的防治提供参考资料。     

牦牛BoLA-I基因mRNA及其相关miRNAs在牦牛不同组织器官中表达分析

为了解牦牛BoLA-I基因mRNA组织表达谱,并探索可能靶定BoLA-I基因的miRNAs,利用RT-PCR技术对牦牛BoLA-I基因mRNA在牦牛肝、脾、肺、肾、肌肉、卵巢、小肠、下颌淋巴结、大肠和肠系膜淋巴结等10种组织的表达谱进行分析,再通过Targetscan和miRBase软件来预测可能靶定BoLA-I基因的miRNAs,检测其在10种牦牛组织中的表达情况。结果表明:BoLA-I基因mRNA在检测的10种牦牛组织中均有表达,尤其在免疫器官组织中广泛表达,在牦牛的肠系膜淋巴结组织表达水平极显著高于小肠和大肠组织(P0.01);预测到的可能靶定牦牛BoLA-I基因的miRNA共有28个,从中选择了6个进行组织表达谱分析,发现bta-miR-759、bta-miR-142-5p、bta-miR-665、bta-miR-2322-5p、bta-miR-199a-3p与牦牛BoLA-I基因共表达;除卵巢外,bta-miR-219-5p在其他组织中均有表达,且在肝脏组织中的表达水平极显著高于其他组织(P0.01)。bta-miR-142-5p在肠系膜淋巴结中表达量极显著高于其他组织(P0.01)。由此推测,牦牛BoLA-I基因及其预测的miRNA可能在牦牛组织中起重要作用。     

猪miR-192/-215的组织表达谱及其关键靶基因分析

【目的】在前期通过Illumina Solexa高通量测序技术并结合荧光定量验证筛选出断奶仔猪E.coli F18菌株感染下表达量极显著上调的microRNAs-miR-192和miR-215的基础上,为了解miR-192和miR-215的组织表达情况,进一步筛选确定miR-192和miR-215靶向调控E.coli F18菌株感染的关键靶基因,为探讨miR-192和miR-215调控断奶仔猪E.coli F18感染的分子调控机制奠定基础。【方法】试验采用Real-time PCR方法检测miR-192和miR-215在35日龄梅山仔猪各个组织中的分布情况,同时利用MEGA 5.0分析了其保守性,TargetScan预测miR-192和miR-215的靶基因,并对靶基因分别进行Gene Ontology和Pathway通路的富集分析,进一步利用DAVID对靶基因蛋白进行功能分类,最后将预测的靶基因与课题组前期筛选出的断奶仔猪E.coli F18感染抗性相关的调控基因取交集。【结果】miR-192和miR-215在35日龄梅山仔猪十二指肠和空肠中均高度表达,二者成熟序列在脊椎动物中高度保守。miR-192和miR-215对应的靶基因相同,具有156个靶基因,只在轴突导向通路（axon guidance pathway）显著富集（P-value < 0.05）以及25个GO功能中显著富集（P-value < 0.05）。靶基因蛋白按功能分为12类,其中信号转导功能的磷蛋白（phosphoprotein）和DNA结合蛋白（dna-binding）占主要部分。靶基因与前期筛选的E.coli F18感染抗性相关的调控基因（GEO登录号：GSE26854）取交集,发现DLG5、ALCAM、FRMD4B、MIPOL1和ZFHX3 等5个基因为miR-192和miR-215的重要靶基因,其中DLG5为维持小肠上皮细胞结构完整性的重要因子。【结论】miR-192与miR-215是参与维持断奶仔猪肠道正常功能与抗F18大肠杆菌感染的重要因子,DLG5可能是miR-192和miR-215靶向调控E.coli F18菌株感染中关键的靶基因,今后需要进一步验证其能否作为梅山猪抗F18大肠杆菌的有效遗传标记。     

甘薯病毒病原相关的microRNA的挖掘及分析

【目的】甘薯的病毒种类比较多,不同的病毒感染会引起相应的症状变化,田间自然发病的甘薯表型不一,这可能与病毒感染类型有关。论文旨在鉴定和研究甘薯中与不同甘薯病毒感染相关的microRNA（miRNA）。【方法】采用Illumina公司高通量测序技术,对来自福建泉州地区同一品种（龙薯9号）、具有不同症状的叶片样本（畸形黄化、疱疹、褪绿矮化和曲叶,样本编号分别为Fj01、Fj02、Fj03和1H）进行高通量测序,利用生物信息学手段挖掘和分析差异表达miRNA,并对差异miRNA和病毒表达进行PCR验证,鉴定基因和病毒在样本中表达情况,分析测序数据的可靠性,利用生物信息学分析进行miRNA靶基因预测和功能分析,探究差异miRNA与病毒种类的相关性。【结果】通过与病毒数据库的比对,发现Fj01、Fj02、Fj03样本（除1H外）均感染了甘薯常见病毒,如甘薯褪绿矮化病毒（Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV）、甘薯病毒2号（Sweet potato virus 2,SPV2）、甘薯羽状斑驳病毒（Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV）、甘薯G病毒（Sweet potato virus G,SPVG）、甘薯C病毒（Sweet potato virus C,SPVC）等,但Fj01、Fj02和Fj03这3个样本的症状并不一致,样本之间只在甘薯不常见的病毒种类中有差异,通过PCR验证了SPFMV和SPVC病毒在样本中的表达情况与测序数据基本一致。在4个样本中共鉴定出679个已知的miRNA和1 004个新的miRNA,通过配对比较分析,其中288个已知的miRNA和433个新的miRNA在4个样本之间有差异性表达,并且这些miRNAs,如miR-156、miR-157、miR-166等家族的成员在4个样本中表达模式各异。同时,采用实时荧光定量PCR验证几个差异miRNAs（如miR-156、novel-miR-40和miR-319m）在各个样本间的表达情况与测序结果基本一致,另外,与脱毒苗样本进行比较,检测到3个miRNA（miR-160a、miR-2096和miR-5387b）在4个症状样本中具有不同程度的上调表达,证明miRNA的表达与植株的表型有关。通过对miRNA靶基因的预测与分析,发现这些差异miRNA的靶基因多数为转录调控因子,编码蛋白多含有ZFP、WD、Myb、SPL等功能区域,这些因子多参与调控植物的基因、代谢通路和抗原识别等来调控植物生长发育、形态建成和抗逆性,表明这些miRNA靶基因的功能多样性。【结论】不同病毒感染确实能够引起miRNA差异表达,并且这些miRNA通过其靶基因参与调控植物的生长发育、抗胁迫性和防御。     

藏绵羊不同毛色皮肤组织miRNA表达谱及靶基因分析

【目的】藏绵羊又称藏系绵羊,是中国三大粗毛羊品种之一,主要分布在西藏及其毗邻的高寒牧区,如青海、甘肃、四川、云南等地。藏绵羊由于其被毛纤维粗长,毛质细腻且保暖性好,是制造藏式地毯的上好原料。而毛色作为一种重要的经济性状,同时制约羊毛的经济价值。然而,目前对于绵羊毛色的分子调控机制尚不明确,以藏绵羊为研究对象,对其不同颜色皮肤组织（黑色和白色）进行转录组测序,旨在探讨miRNA在藏绵羊不同毛色皮肤组织转录后水平中发挥的作用及其可能参与的调控通路。【方法】选取2只具有黑白花毛色的健康藏绵羊,减去体侧被毛使皮肤完全裸露并用75%酒精消毒处理,屠宰后快速切取皮肤组织并保存在组织样品保存液中防止RNA降解,提取RNA后通过miRNA测序和生物信息学分析,获得藏绵羊不同毛色（黑色和白色）皮肤组织miRNA表达谱,筛选组织差异表达miRNA并预测相关靶基因。通过靶基因分析,获得与调控藏绵羊毛色性状可能相关的信号通路。【结果】黑色和白色皮肤组织共获得85.76兆条原始读长,经过滤后得到85.08兆条clean reads;共鉴定出334个已知的miRNA和59个新的miRNA;从中获得23个差异表达miRNA,其中14个差异表达miRNA在白色皮肤组织中表达显著上调,9个表达下调。miR-2284b和miR-744仅在藏绵羊白色皮肤中表达,而miR-23b、miR-411a-5p、miR-30c、miR-423-3p和miR-324-5p则仅在藏绵羊黑色皮肤中表达,但表达量相对较低。表达量最高的miRNA为miR-10a,而倍数差异最大的为miR-23b。其中,miR-10a可参与调节多种信号通路,其作用涉及增殖、分化、凋亡、细胞粘附等各个方面,目前并无调控绵羊毛色方面的相关报道,但其功能及作用机制的研究仍在不断扩展。miR-23b则与Wnt、Notch等信号通路有关,这些信号通路中的部分基因也和黑色素的生成有密切关系。结合倍数差异和miRNA表达量分析,miR-411a-5p、miR103和miR-200b可能也和毛色调控密切相关。本研究共预测出981个靶基因可能参与毛色调控,多数基因和WNT信号通路、MAPK通路、EDNRB信号通路及黑素原生成通路（melanogenesis pathway）相关,其中黑素原生成通路显示和WNT信号通路、KIT信号通路及EDNRB信号通路相互关联。黑素原生成通路显示藏绵羊不同毛色可能最终通过MITF基因调控下游的TYR基因（酪氨酸酶基因）影响黑色素的合成。同时,筛选7个差异表达miRNA进行定量验证,结果表明,5个miRNA在黑色皮肤组织中上调表达,2个miRNA在白色组织中上调表达,定量结果与测序结果一致。【结论】获得了藏绵羊皮肤组织miRNA表达谱,并通过生物信息学分析得到可能和调控毛色性状相关的miRNA和信号通路。这些结果表明,藏绵羊毛色性状可能受到多种miRNA的调控并涉及多个信号通路,这有助于更进一步了解毛色转录后水平的调控过程,并对进一步的功能验证奠定基础。     

靶向猪内质网应激通路的microRNAs预测与验证

【目的】预测并验证靶向猪内质网应激通路中关键基因的microRNAs（miRNAs）,为进一步研究miRNAs对猪内质网应激信号通路调控提供理论基础。【方法】首先利用伪狂犬病毒（PRV）感染猪肾上皮（PK15）细胞,高通量测序检测差异表达的miRNAs。然后通过TargetScan预测靶向内质网应激通路关键基因ATF6、IRE1、PERK、GRP78、XBP1的miRNAs。构建含有候选miRNAs作用位点的双荧光素酶报告基因重组载体,并分别与miRNA-mimics共转染幼仓鼠肾（BHK-21）细胞,通过测定荧光素酶活性来验证内质网应激通路关键基因与候选miRNAs的靶标关系。然后在PK15细胞中分别过表达候选miRNAs,利用qRT-PCR和Western blot检测候选miRNAs对内质网应激通路关键基因mRNA和蛋白表达的影响。【结果】miRNA测序结果显示,PRV感染后共引起35条miRNAs差异表达。TargetScan预测显示,靶向ATF6、IRE1、PERK、GRP78、XBP1的交集miRNAs为miR-142-5p、miR-145-5p、miR-150和miR-199a-5p,并将这些交集miRNAs作为候选miRNAs。随后成功构建psiCHECK-2-ATF6-m142-3′UTR、psiCHECK-2-ATF6-m145-3′UTR、psiCHECK-2-ATF6-m150-3′UTR、psiCHECK-2-ATF6-m199-3′UTR、psiCHECK-2-IRE1- m150-3′UTR、psiCHECK-2-IRE1-m142/145/199-3′UTR、psiCHECK-2-PERK-m145/150-3′UTR、psiCHECK- 2-XBP1-m142/ 145/150/199-3′UTR、psiCHECK-2-GRP78-m145/199-3′UTR双荧光素酶报告基因载体。双荧光素酶检测结果显示,miR-142-5p显著抑制psiCHECK-2-ATF6-m142-3′UTR荧光素酶活性。psiCHECK-2-IRE1-m142/145/199-3′UTR分别与miR-142-5p mimics、miR-145-5p mimics、miR-199a-5p mimics共转染,以及psiCHECK-2-XBP1-m142/145/ 150/199-3′UTR分别与miR-142-5p mimics、miR-199a-5p mimics共转染,过表达组的荧光素酶活性均极显著低于阴性对照组。同时miR-145-5p能够显著抑制psiCHECK-2-PERK-m145/ 150-3′UTR荧光素酶活性。这些结果表明miR-142-5p、miR-145-5p和miR-199a-5p均有可能分别靶向ATF6、IRE1、XBP1,而其中miR-142-5p可能同时靶向这三个关键基因调控内质网信号通路。通过qRT- PCR和Western blot分析发现,过表达miR-142-5p后显著抑制ATF6的mRNA和蛋白表达,表明miR- 142-5p靶向ATF6参与调控内质网应激信号通路。【结论】验证了靶向内质网应激通路关键基因ATF6的miRNA- miR-142-5p,为进一步研究miR-142-5p通过调控ATF6的表达而影响内质网应激信号通路奠定了基础。     

山羊卵巢富集chi-miR-100f-5p的鉴定与表达分析

【目的】探讨山羊卵巢中富集的miR-100及预测的靶基因与山羊卵巢功能及卵泡发育的潜在关系,为山羊繁殖机理研究提供数据。【方法】 以山羊卵巢组织为材料,通过miRNA的分离、克隆及测序得到山羊卵巢中表达的miR-100,采用RT-qPCR进行表达检测,用生物信息学方法预测miR-100的靶基因及其功能。【结果】① 山羊卵巢的测序结果中,一段成熟体为21nt 的序列与果蝇dan-miR-100高度同源,将其命名为chi-miR-100f-5p,其前体位于基因组负（-）链上,长度为59 bp,定位于山羊CM000899.1:33 997 894—33 997 914序列;② chi-miR-100f-5p 在山羊卵巢、垂体及心脏等组织中均有表达,说明此miRNA不是卵巢组织所特有;心脏和垂体组织中均有较高表达,其次是卵巢,而在肝脏、脾脏、肺及肾脏中表达显著低于卵巢（P ＜0.01）;在单产羔内蒙古绒山羊卵巢中chi-miR-100f-5p的表达极显著高于高繁殖力大足黑山羊卵巢（P＜0.01）;③ chi-miR-100f-5p主要靶作用于整合蛋白β1亚基基因及垂体特异性转录因子1基因,可能参与整合蛋白信号通路,促进垂体内分泌细胞的生长与分化,调节下丘脑-垂体-性腺轴激素分泌。【结论】山羊卵巢中新发现的chi-miR-100f-5p 可能是与繁殖调控有关的重要候选miRNAs 之一。     

鸡mir-1658前体基因多态性分析

【目的】研究鸡gga-mir-1658前体区基因遗传变异/单倍型及其在品种间的分布,分析其对microRNA二级茎环结构和靶基因选择的影响,旨在筛选其中具有潜在生物学功能的变异位点,为进一步揭示其对gga-mir-1658基因表达调控的影响及表型效应奠定基础。【方法】根据鸡gga-mir-1658基因组序列（GenBank登录号：NR_035151.1）设计一对特异性引物,采用PCR产物直接测序的方法,对太行鸡（95只）、北京油鸡（83只）和来航鸡（42只）3个鸡种220只个体的gga-mir-1658基因前体区进行多态性检测。使用DNAman、MEGA和mfold软件进行pre-gga-mir-1658基因组序列的比对分析和二级结构模拟。通过SHEsis软件和Haploview软件进行配对连锁不平衡分析和单倍型分析。使用miRanda软件对gga-mir-1658的靶基因及其复合物自由能变化进行预测分析。【结果】在pre-gga-mir-1658基因共发现6个变异位点,其中次要等位基因频率≥5％位点有g.28 C＞G、g.31 C＞T、g.70 G＞A和 g.71 G＞–,4个变异位点均定位于gga-mir-1658基因成熟体的种子区。遗传变异特征分析显示,g.70 G＞A 位点表现为低度多态（PIC＜0.25）,其余3个位点均表现为中度多态（0.25＜PIC＜0.50）。适合性检验表明,除了来航鸡的g.31 C＞T、g.71 G＞–位点、太行鸡的g.71 G＞–位点以及北京油鸡的g.70 G＞A位点之外,其他变异位点在各鸡种均处于哈代-温伯格平衡状态（P＞0.05）。连锁不平衡和单倍型分析表明,各突变位点之间存在弱连锁平衡;从3个品种鸡中共检测到11种单倍型,其中H1（C C G –）和H11（G T G G）是群体的优势单倍型,频率均大于25%。生物信息学分析表明,种子区的突变可影响gga-mir-1658基因前体二级结构的空间构型和自由能,其中H6单倍型突变体的自由能最高（41.00 kcal·mol^-1）,H2和H5单倍型突变体的自由能最低（35.70 kcal·mol^-1）;群体的优势单倍型H1和H11突变体的自由能分别为-36.10和40.04 kcal·mol^-1。gga-mir-1658基因不同单倍型成熟体种子区序列存在差异,在gga-mir-1658-5p存在“AUACCAU”、“AUACCAC”2种种子区序列,gga-mir-1658-3p共有“AACUCUG”、“AGCUGUG”、“AACUGUG”和“AGCUCUG”4种种子区序列。针对gga-mir-1658的预测靶基因的生物信息学分析显示,它们主要在基因表达调控、细胞凋亡、免疫系统的发育和B细胞激活等基本生物学过程中显著富集;此外,种子区变化可以影响gga-mir-1658成熟体对靶基因的选择。【结论】（1）gga-mir-1658基因种子区存在4个具有潜在生物学功能和表型效应的突变位点,可组成11种单倍型,其中H1（C C G –）和H11（G T G G）在北京油鸡、太行鸡和来航鸡为优势单倍型。（2）种子区突变影响gga-mir-1658基因前体二级结构的稳定性和靶基因的选择,可能是具有潜在表型效应的重要功能位点。     

鸡miR-133a靶向调控BIRC5基因的表达

【目的】研究miR-133a在鸡不同组织中的表达情况,对baculoviral IAP repeat containing 5（BIRC5）进行靶基因的试验验证,探讨鸡miR-133a对BIRC5的靶向调控作用。【方法】采用生物信息学方法对miR-133a靶基因进行预测,并用双荧光素酶报告系统及点突变试验对BIRC5进行靶基因验证,同时运用实时荧光定量PCR检测miR-133a在鸡不同组织中的表达量。【结果】在鸡3′UTR数据库的11 891个基因中预测到287个miR-133a的靶基因;miR-133a在鸡的组织表达谱中显示其在肌肉中的表达量较高,尤其是在骨骼肌中表达量最高;报告基因试验显示BIRC5是miR-133a的靶基因,点突变试验证实了miR-133a在BIRC5上结合的靶位点。【结论】miR-133a是与鸡骨骼肌发育高度相关的miRNA,且鸡BIRC5基因是miR-133a的靶基因。     

意大利蜜蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的 差异表达microRNA及其调控网络

【目的】 微小RNA（microRNA,miRNA）是一类重要的基因表达调控因子,可影响宿主与病原间的互作过程。蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis）是一种特异性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。本研究旨在对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）幼虫肠道在球囊菌胁迫前期的差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）及其靶基因进行深入分析,在miRNA组学水平探究意蜂幼虫在球囊菌侵染前期的胁迫应答,并通过构建显著DEmiRNA的调控网络筛选出与宿主应答相关的关键miRNA。【方法】 利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对正常及球囊菌侵染的意蜂4日龄幼虫肠道（AmCK和AmT）进行高通量测序,首先对原始数据进行质控和评估,随后将过滤后的数据与西方蜜蜂（Apis mellifera）参考基因组进行比对;将比对上的序列标签（tags）注释到miRBase数据库,得出已知miRNA的表达量;通过TPM（tags per million）算法对各样本中miRNA的表达量进行归一化处理,以|log₂ fold change|≥1且P≤0.05作为标准筛选得到显著DEmiRNA;利用TargetFinder 软件预测显著DEmiRNA的靶基因,并对其进行GO和KEGG代谢通路（pathway）富集分析。利用Cytoscape软件对miRNA-mRNA调控网络进行可视化。最后,利用茎环反转录PCR（Stem-loop RT-PCR）和荧光定量PCR（qPCR）验证测序数据的可靠性。【结果】 AmCK和AmT样品的测序分别得到13 553 302和10 777 534条原始读段（raw reads）,经严格过滤后得到的有效读段（clean reads）数分别为13 186 921和10 480 913条。各样品的生物学重复间的Pearson相关性系数分别在0.9822和0.9508以上。共有10个显著DEmiRNA,包括4个上调miRNA和6个下调miRNA。显著DEmiRNA在AmT的整体表达水平低于AmCK。10个显著DEmiRNA可靶向结合3 788个靶基因,其中上调miRNA的1 240个靶基因可注释到GO数据库中的39个GO条目,主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和应激反应等;下调miRNA的749个靶基因可注释到34个GO条目,主要富集在细胞进程、结合、代谢进程和应激反应等。KEGG数据库注释结果显示,上调miRNA和下调miRNA的靶基因分别注释到95和66条代谢通路,富集基因数最多的分别是Wnt信号通路、Hippo信号通路、光传导以及内吞作用、磷脂酰肌醇信号系统、嘌呤代谢。对于上调和下调miRNA,分别有31和52个靶基因注释到内吞作用,15和7个靶基因注释到泛素介导的蛋白水解,11和5个靶基因注释到Jak-STAT信号通路,1和3个靶基因注释到MAPK信号通路。显著DEmiRNA与靶mRNA之间形成复杂的调控网络,7个显著DEmiRNA靶向结合96个与Wnt信号通路相关的mRNA,8个显著DEmiRNA靶向结合55个与内吞作用相关的mRNA。Stem-loop RT-PCR和qPCR结果验证了测序数据的可靠性。【结论】 对意蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的DEmiRNA及其靶基因进行预测和分析,并构建和分析了DEmiRNA-mRNA调控网络,研究结果提供了宿主miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了DEmiRNA通过调控细胞生命活动、新陈代谢以及部分细胞和体液免疫等生物学过程参与宿主的胁迫应答。miR-4331-y、miR-4968-y、miR-8440-y、novel-m0023-5p和novel-m0025-3p共同参与了宿主的Wnt信号通路和内吞作用的调控,可作为白垩病治疗的潜在分子靶标。     

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。     

BLV-miRNA跨界调控人类靶基因预测及生物信息学分析

【目的】评估牛白血病病毒（BLV）来源的miRNAs跨界调控人源基因的风险。对BLV-miRNA可能带来的食品安全问题及对人体健康可能造成何种影响进行前瞻性研究,为未来实际生产中地方流行性白血病防控措施执行的必要性研究奠定基础,对BLV与人类疾病间关联性的研究提供理论指导。【方法】首先使用mirbase网站对BLV miRNA的成熟序列进行查询,通过miRanda软件对BLV编码的10种miRNA（BLV-miR-B1-3P,5P、BLV-miR-B2-3P,5P、BLV-miR-B3-3P,5P、BLV-miR-B4-3P,5P、BLV-miR-B5-3P,5P）进行靶基因预测,并选取每个BLV-miRNA评分前10的候选靶基因（去除重复基因后共88个）进行功能分析,对受到多个BLV miRNA共同调控的候选靶基因使用RNAhybrid软件进行二次预测验证,并对其功能进行分析。【结果】 BLV编码的10种miRNA经预测后分别获得1 630—16 383个靶基因不等。对评分前十的共计88个候选靶基因进行功能分析后发现,其中18个基因无相关功能报道;36个候选靶基因与肿瘤性疾病的发生发展存在相关性。2个候选靶基因可以对细胞周期起调控作用;16个候选靶基因参与细胞信号转导的调控;14个候选靶基因在细胞结构/骨架蛋白的形成中发挥作用;细胞的增殖与凋亡的功能表现成拮抗关系,往往促进增殖的基因同时也可以抑制细胞凋亡,共有13个基因对细胞的增殖和凋亡起调节作用,有趣的是,这13的候选靶基因对细胞增殖凋亡功能的调节是双向性的,但不能明确BLV miRNA对细胞的调节到底是更趋向于增殖还是凋亡,因此仍需要后续研究深入探讨;2个候选靶基因对细胞分化起调节作用;16个候选靶基因对细胞的迁移/侵袭功能起调节作用,再次提示BLV miRNA与肿瘤性疾病可能存在更重要的关联性。7个候选靶基因可能在乳腺细胞的分化、迁移、侵袭过程中发挥重要作用,提示BLV与人乳腺癌相关性的研究中,可以从BLV miRNA的角度深入探讨;BLV-B4-3P的2个候选靶基因Ⅰ型胶原α1链基因（COL1A1）、断裂点簇集区（BCR）对人急性淋巴细胞白血病（ALL）具有调节作用。此外,可以被多个BLV miRNA共同靶向的候选靶基因均属于黏蛋白家族（MUC5B、MUC12和 MUC16）,且均可以在结肠中表达,对结肠黏膜的形成产生影响。【结论】外源性BLV miRNA可能跨界调控细胞周期、信号转导、结构/骨架、增殖、凋亡、分化、迁移/侵袭相关等细胞功能相关基因,破坏细胞结构;BLV miRNA与人乳腺癌的相关性可能表现在人乳腺癌细胞的分化、迁移、和侵袭过程中;而BLV-miR-B4-3p本身与白血病相关miR 29a共享同一种子区域,可能对人急性淋巴细胞白血病的发生发展造成影响;外源性BLV miRNA具有靶向抑制黏蛋白基因（MUC5B、MUC12、MUC16）表达,通过破坏肠黏膜形成这一途径,跨界调控人源基因的风险。