水牛FADS2基因的电子克隆及序列分析

试验旨在利用电子克隆法对水牛Δ6脂肪酸脱氢酶（Δ6-fatty acid desaturases,FADS2）基因进行克隆和生物信息学分析,为探究FADS2基因对水牛泌乳性能的作用机制奠定基础。以奶牛FADS2基因序列（GenBank登录号：NM_001083444.1）为探针设计引物,利用电子克隆法克隆水牛FADS2基因,并通过RT-PCR验证,对FADS2基因的序列特征进行生物信息学分析。测序结果表明,水牛FADS2基因序列全长为36 600 bp,由12个外显子和11个内含子组成,包含一个长1 335 bp的开放阅读框,可编码444个氨基酸。序列同源性分析显示,水牛FADS2基因编码序列与牦牛、黄牛、人、猪、家兔、虎鲸和褐家鼠序列的同源性分别为98.88%、98.88%、89.66%、90.79%、90.85%、92.35%和87.11%。蛋白质预测分析表明,水牛FADS2蛋白分子质量为52.51 ku,理论等电点（pI）为8.75,呈弱碱性,属于亲水性蛋白,无信号肽。系统进化树分析结果表明,FADS2基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性,其中水牛与牦牛、黄牛亲缘关系较近,与褐家鼠亲缘关系较远。水牛FADS2基因的成功克隆为今后阐明水牛泌乳性能的作用机制奠定了基础。     

水牛LPIN1基因克隆及序列分析

试验旨在克隆获得水牛脂素1（LPIN1）基因，并对其进行生物信息学分析，为揭示该基因在水牛脂肪沉积、生殖发育和泌乳调控中的作用奠定基础。本研究以水牛卵巢组织cDNA为模板，PCR扩增获得了LPIN1基因CDS区全长后测序，并结合生物信息学分析方法预测及分析蛋白质理化性质、二级结构及三级结构等。结果表明，水牛LPIN1基因编码区长2 793 bp，编码930个氨基酸。MegAlign软件分析显示，水牛LPIN1基因核苷酸序列与水牛（预测）、牦牛、黄牛、山羊、藏羚羊、绵羊、猪、骆驼、人和小鼠LPIN1基因的同源性分别为99.6%、97.9%、97.7%、97.5%、97.4%、97.1%、89.9%、89.8%、86.2%和83.5%；水牛lipin1蛋白氨基酸序列与黄牛、牦牛、山羊、藏羚羊、骆驼、猪及人的同源性分别为99%、99%、99%、99%、94%、94%及90%。应用Mega 5.0软件构建系统进化树发现，水牛与黄牛的亲缘关系最近，其次为绵羊和山羊，LPIN1基因在不同物种及进化的过程中具有高度保守性。对lipin1蛋白分析发现，其二级结构由α-螺旋、β-折叠、T-转角和无规则卷曲组成；蛋白呈弱酸性，无信号肽，亚细胞主要定位于细胞核中，存在Lipin_N、LNS2和AF1Q等结构域，其中Lipin_N、LNS2为保守结构域。     

水牛SND1基因克隆及生物信息学分析

试验旨在利用电子克隆法对水牛SND1（staphylococcal nuclease and tudor domain containing 1）基因进行克隆和序列分析，为探究该基因对水牛泌乳性能的作用机制奠定基础。以奶牛SND1基因（GenBank登录号：NM_205784.1）作为种子序列，利用Primer Premier 5.0设计3对引物，以水牛基因组DNA为模板，PCR扩增水牛SND1基因mRNA序列，扩增获得序列连接pMD18-T载体，通过测序拼接获得水牛SND1基因mRNA全序列，并对其进行生物信息学分析。结果显示，水牛SND1基因完整编码序列长为3 503 bp，包含长为2 733 bp CDS序列，编码910个氨基酸，蛋白分子式为C₄₅₂₃H₇₁₈₃N₁₂₈₁O₁₃₅₄S₂₆，分子质量为102.01 ku，理论等电点（pI）为6.74，不稳定系数为42.07，平均亲水性为-0.419，属可溶酸性蛋白。二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主，其中α-螺旋占37.80%，无规则卷曲占34.18%。结合Protfun 2.2在线软件对SND1的功能进行预测分析表明，该蛋白在嘌呤和嘧啶、中央中间代谢、能量代谢、氨基酸生物合成发挥功能的可能性分别为0.449、0.401、0.303和0.262。SND1基因编码区序列与黄牛、绵羊、山羊、猪、马、人的同源性分别为98.7%、97.8%、97.8%、93.8%、93.1%和91.7%，物种之间同源性较高，系统进化情况与其亲缘关系远近一致。利用SMART在线软件预测蛋白结构域，结果显示，水牛SND1蛋白包含有4个SN区域，说明SND1基因编码区在进化过程中较为保守。     

牦牛及杂种后代犏牛的TSPY基因克隆分析

 克隆测序了牦牛、犏牛TSPY基因的编码区全序列,并用生物信息学软件分析了该基因的编码区序列、蛋白结构和进化关系。结果表明,牦牛和犏牛TSPY基因编码区序列长度均为954 bp,编码317个氨基酸,牦牛与普通牛TSPY基因序列的一致性分别为98.95%,犏牛与牦牛、普通牛TSPY基因序列的一致性分别为98.95%、99.79%,杂交后代犏牛与亲本序列差异表现在第113位核酸位点发生了改变（T→T→C）,导致第38位氨基酸发生变化（V→V→A）。牦牛和犏牛TSPY蛋白含有TSPY家族典型的SET/NAP保守结构域,与人、鼠TSPY蛋白结构域一致,推测牦牛和犏牛TSPY蛋白在雄性减数分裂过程中参与了精原细胞和初级精母细胞的调节。     

牦牛线粒体DNA D-loop区序列测定及其在牛亚科中分类地位的研究

根据普通牛线粒体DNA序列设计引物,获得了九龙牦牛线粒体D-loop区全序列,并以羊亚科绵羊属绵羊作为外类群利用D-loop区序列对牛亚科代表性物种（牦牛、野牦牛、普通牛、瘤牛、美洲野牛、欧洲野牛和亚洲水牛）进行了系统发育分析。结果发现：牦牛线粒体DNA D-loop区序列全长893 bp,与普通牛源序列的同源性为87.4%,其中有17个碱基的缺失;在牛亚科内,牦牛、野牦牛与美洲野牛（美洲野牛属）间的序列差异百分比最小,为6.2%～6.8%,而与牛属中普通牛、瘤牛间的序列差异百分比较大,为10.0%～11.3%;系统发育分析发现：牦牛、野牦牛首先与美洲野牛聚为一类,说明牦牛、野牦牛与美洲野牛属间的遗传相似性较高、亲缘关系较近,而与牛属间的遗传相似性较低、亲缘关系较远;结合古生物学、形态学、分子生物学的证据,支持将牦牛、野牦牛划分为牛亚科中一个独立属即牦牛属的观点。     

Analysis of Codon Usage Bias of Leptin Receptor Gene in Buffalo

The experiment was aimed to study the synonymous codon usage features of leptin receptor (LEPR) gene in buffalos, the codon usage differences and evolutionary relationships between buffalo and other reference species. The coding region of LEPR gene from 27 river buffalo and 41 swamp buffalo were sequencing,and Bos taurus,Bos mutus,Bos bison,Ovis aries,Capra hircus,Mus musculus and Homo sapiens were chosen as reference species from NCBI database. The results showed that all synonymous codons were used in the LEPR gene of river buffalo and swamp buffalo. Two kinds of buffalo had 28 biased usage codons. Among them,strongly biased codon was AGA (RSCU≥2),which indicated that codon usage features were similar in LEPR gene of two types of buffalo. Furthermore,buffalo and the species compared in this study were bias toward the synonymous codons with A/U at the third codon position in LEPR gene.However,the types and numbers of bias usage codons were different between buffalo and the species compared. Clustering analysis showed that the relationship between river buffalo and swamp buffalo was the closest,and they gathered into one group firstly,then they gathered with Bos taurus,Bos mutus and Bos bison,and further gathered in turn with Ovis aries,Capra hircus,Mus musculus and Homo sapiens.The frequency differences of synonymous codon usage between buffalo LEPR gene and yeast genome were less than that between buffalo and E.coli,Mus musculus genome,suggesting that yeast might be more suitable as an external expression system for buffalo LEPR gene.     

水牛瘦素受体基因密码子使用偏好性分析

试验选取27头河流型水牛和41头沼泽型水牛,以从NCBI数据库中下载的家牛、野牦牛、野牛、绵羊、山羊、小鼠和人的序列作对照,对编码瘦素受体（leptin receptor,LEPR）基因的密码子偏好性及水牛与其他物种间密码子使用的差异和进化关系进行了深入分析。结果发现,所有的密码子在河流型水牛和沼泽型水牛LEPR基因中均有使用,两种类型水牛偏好使用的密码子有28个,其中使用偏好性较强的密码子为AGA（RSCU≥2）,表明河流型水牛和沼泽型水牛LEPR基因密码子使用特征相似。水牛及参考物种LEPR基因均偏好使用以A/U结尾的密码子,但水牛与其他参考物种间偏好使用密码子的种类和数目有差异。密码子使用偏好聚类分析表明,河流型水牛与沼泽型水牛亲缘关系最近,先聚为一类,然后与家牛、野牦牛和野牛聚为一类,再与绵羊、山羊、小鼠和人等物种聚为一类。在密码子使用频率上,河流型水牛LEPR基因与酵母密码子偏好性差异小于与大肠杆菌和小鼠密码子偏好性差异,从而揭示酵母更适合作为水牛LEPR基因的外源表达系统。     

猪硫辛酸合成酶基因的克隆及组织表达

本试验通过电子延伸及RT-PCR技术克隆猪硫辛酸合成酶(lipoic acid synthase,Lias)基因,并进一步研究了该基因在猪体内组织的表达分布。基于电子延伸序列设计1对引物,成功克隆了猪Lias基因(GenBank登录号:JN797612.1),并进行了序列分析,同时利用RT-PCR方法分析了Lias基因的组织表达规律。克隆的猪Lias基因长度为1119 bp,包括1个完整的开放阅读框,编码372个氨基酸;克隆的猪Lias基因与小鼠、褐鼠、人、牛的核苷酸序列同源性分别为71.5%、69.0%、77.3%、70.4%;推导的cDNA编码区(CDS)的氨基酸序列与小鼠、褐鼠、人、牛的同源性分别为91.5%、79.4%、89.4%、88.2%;构建的系统进化树结果显示,猪与小鼠、褐鼠的亲缘关系最近;组织表达分布结果表明,Lias基因在心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、十二指肠、空肠、直肠、回肠、脂肪、皮肤和肌肉中都有表达;Gel-Pro软件分析结果表明,Lias基因在肾脏和脂肪组织中表达丰度最高,其次是直肠和回肠。     

不同物种CLPG基因部分序列生物信息分析及山羊染色体电子定位

作者应用比较基因组学和生物信息学方法比较了绵羊、山羊、牛、狗、马、兔子、猪、挪威鼠的CLPG基因部分序列，并对该基因的遗传多样性和遗传分化进行了分析。结果表明，在被比对的12个基因序列中检测到176个多态位点，物种间及物种内的CLPG基因存在较丰富的遗传多样性。通过物种间生物信息分析将CLPG基因定位于山羊21号染色体。     

水牛甲状旁腺素基因克隆与生物信息学分析

本研究参考黄牛甲状旁腺素（parathyroid hormone,PTH）基因序列设计引物,运用PCR扩增技术对水牛PTH基因进行克隆,并用生物信息学方法对序列进行分析。结果显示,成功克隆了水牛PTH基因完整编码区序列（CDS）348 bp,可编码115个氨基酸。该基因编码区序列与黄牛、猪、马、山羊、绵羊和骆驼的同源性分别为99%、93%、91%、97%、96%和92%,表明PTH基因在不同物种间高度保守。系统进化树分析表明,水牛与黄牛PTH基因亲缘关系最近。此外,在水牛PTH基因CDS上共发现了3个碱基突变,其中两个属于同义突变,一个属于错义突变。氨基酸序列分析表明,该蛋白属于碱性、亲水、稳定型蛋白质,其分子式为C₅₇₀ H₉₄₁ N₁₆₇ O₁₆₄ S₈,分子质量为13.01 ku。二级结构分析显示,水牛PTH蛋白以α-螺旋和无规则卷曲为主,与三级结构预测结果相一致。亚细胞定位分析显示,水牛PTH蛋白分布在细胞质（26.1%）、线粒体（21.7%）、细胞外（包括细胞壁）（17.4%）、内质网（13.0%）、细胞核（8.7%）、高尔基体（4.3%）和其他部位（8.7%）,推测PTH蛋白可能在运输、结合及细胞被膜等方面发挥信号转导和转录调控作用。     

水牛Smad4基因的克隆及其真核表达载体的构建

为了阐明Smad4基因在水牛卵巢颗粒细胞增殖及胚胎发育中的分子机制,试验采用RT-PCR扩增并克隆水牛Smad4基因,对其核苷酸序列和蛋白质序列进行生物信息学分析,构建Smad4基因的真核表达载体,通过脂质体转染法转染体外培养的牛卵巢颗粒细胞。结果表明,试验克隆得到水牛Smad4基因编码序列,编码区全长为1 662 bp,编码553个氨基酸。通过BLAST对水牛Smad4基因的核苷酸序列进行同源性比对,结果显示,水牛Smad4基因与牛的同源性为99%,与绵羊、猪、马、人的同源性分别为98%、96%、96%和95%。系统进化树分析表明,Smad4基因在不同物种的进化过程中具有高度的保守性。试验成功构建了水牛Smad4基因的真核表达载体pEGFP-N1-Smad4,并在水牛卵巢颗粒细胞中表达出较强的绿色荧光蛋白Smad4-EGFP融合蛋白。本研究成功克隆了水牛Smad4基因,并成功构建了Smad4基因的真核表达载体,为进一步研究Smad4基因在水牛胚胎发育过程中的分子机制奠定基础。     

Cloning and Construction of Eukaryotic Expression Vector of Buffalo Smad4 Gene

This study was aimed to elucidate the molecular mecbanisms of Smad4 gene on granulose cells proliferation and embryonic development in buffalo. The Smad4 gene was amplified by RT-PCR, analyzed by bioinformatics, studied with eukaryotic vector construction, and used liposome transfection skill to transfect into the buffalo granulose cells. The results showed that Smad4 gene was cloned, the coding region was 1 662 bp, and encoded 553 amino acids. BLAST analysis showed that the buffalo Smad4 gene shared 99% of similar nucleotide sequence with Bos taurus, and shared 98%, 96%, 96% and 95% of similar nucleotide sequence with Ovis aries, Sus scrofa, Equues caballus and Homo sapiens, respectively. Phylogenetic tree analysis showed that Smad4 gene was highly conserved in different species. The buffalo pEGFP-N1-Smad4 eukaryotic expression vector was successfully constructed, and transferred into the buffalo granulose cells, and the Smad4-EGFP fusion protein was detected in the cells. The results suggested that the success cloning and construction vector of buffalo Smad4 gene laid the foundation for the research of Smad4 gene on embryo development.     

水牛溶血磷脂酸受体3基因的克隆及生物信息学分析

本试验旨在进行水牛溶血磷脂酸受体3（lysophosphatidic acid receptor 3，LPAR3）基因的克隆及生物信息学分析。以水牛卵巢组织DNA为模板，参考GenBank中公布的水牛LPAR3基因（登录号：XM_006047539.1）序列设计引物，利用PCR扩增水牛LPAR3基因序列，并对其进行生物信息学分析。结果显示，水牛LPAR3基因全序列为1 552 bp，包含1个1 062 bp的CDS序列，编码353个氨基酸。同源性对比结果表明，水牛LPAR3基因编码的氨基酸序列与美洲野牛、黄牛、绵羊、野猪、马、果蝠、白眉猴同源性分别为99.4%、98.9%、98.0%、88.6%、90.0%、90.3%和91.2%，表明LPAR3基因在不同物种间具有较高的保守性。LPAR3蛋白分子式为C₁₈₅₃H₂₈₇₈N₄₇₆O₄₈₆S₃₁，分子质量为40.59 ku，理论等电点（pI）为9.52，不稳定系数为47.05，平均亲水性为0.324，属于碱性不稳定疏水蛋白质；该蛋白质存在7个跨膜结构且无信号肽，属于非分泌蛋白；二级结构分析表明LPAR3以α-螺旋、无规则卷曲和延伸链为主，其中α-螺旋占48.16%，无规则卷曲占41.36%，延伸链占10.48%，属于全α类蛋白质，与三级结构预测结果一致；亚细胞定位分析发现，LPAR3蛋白分布在等离子体膜（56.5%）、内质网（26.1%）、空泡（8.7%）、高尔基体（4.3%）和细胞核（4.3%）中，推测可能在运输和结合及嘌呤和嘧啶等方面发挥转运蛋白和信号转导等作用。本试验结果可为今后深入探讨LPAR3基因功能奠定基础。     

鸭髓样分化因子MyD88部分cDNA克隆及组织表达图谱分析

本试验采用RT-PCR技术克隆出鸭MyD88部分cDNA序列,克隆到的序列长为195 bp;同源性分析结果显示,鸭MyD88与鸡、火鸡、珍珠鸟的同源性最高,为97％～100％;与人、鼠、牛、猪、狗、马、兔、鲤鱼的同源性为83％～84％;与绵羊的同源性为79％;系统进化树分析表明,鸭MyD88与鸡的亲缘关系最近,与火鸡、珍珠鸟的较为接近,与狗、鼠、兔、人、猪、马、绵羊、牛的亲缘关系依次渐远,与鲤鱼的亲缘关系最远.检测MyD88在鸭7种组织中的分布情况,结果表明,在鸭的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、腔上囊中均检测出MyD88 mRNA的转录产物,而在肾脏、脑中未见.提示MyD88在不同种属及不同组织中具有生物多样性.     

水牛转录抑制因子CTCF基因克隆分析及不同组织中的表达研究

本研究克隆了水牛转录抑制因子CTCF基因序列,并运用生物信息学方法对其核苷酸序列的保守性和氨基酸的理化性质、蛋白质结构进行了系统分析,此外还对CTCF基因在水牛不同组织中的表达差异进行了检测。结果表明,应用RT-PCR技术克隆获得了长2239bp水牛CTCF基因序列,其中编码区全长2184bp,编码727个氨基酸,理论蛋白质分子质量82.7ku,等电点为6.57。多重序列比较分析显示,水牛CTCF核苷酸序列与牛、猪、马、人和小鼠相应序列的相似性分别为99%、96%、96%、94%和92%,结合系统进化树分析结果推测,CTCF基因在不同物种及进化的过程中具有高度的保守性。对水牛CTCF蛋白的二级和三级结构分析结果发现,其存在连续11个锌指C2H2结构,预测其为重要的DNA结合蛋白。定量表达分析结果显示,CTCF在水牛肝脏组织中相对表达量最高,大脑、肌肉和肾脏次之,卵巢和皮肤表达量较低。     

广西巴马小型猪MyoD1基因克隆及其真核表达载体的构建

本研究旨在对广西巴马小型猪成肌细胞决定基因1(myoblast-determining 1,MyoD1)进行克隆分析,并构建MyoD1基因真核表达载体pEGFP-N1-MyoD1,为进一步研究该基因在广西巴马小型猪骨骼肌发育中的调控作用奠定基础。以广西巴马小型猪的肝脏组织为材料,应用RT-PCR技术克隆得到广西巴马小型猪MyoD1基因编码序列,对其核苷酸序列和蛋白质序列进行生物信息学分析,并构建该基因的真核表达载体,经过PCR和双酶切验证,通过脂质体转染,将重组质粒转染C2C12细胞,在细胞水平验证了该载体的正确性。结果显示,广西巴马小型猪MyoD1基因编码区序列长960 bp,编码319个氨基酸,核苷酸序列与猪、牛、水牛、绵羊、马、人、小家鼠、褐家鼠、家犬的同源性依次为99.7%、92.8%、92.9%、92.6%、91.5%、82.9%、82.9%、82.0%和90.9%;系统进化树分析表明,广西巴马小型猪MyoD1基因在不同物种及进化过程中具有高度保守性;蛋白质结构分析表明,MyoD1蛋白为膜外蛋白,在第4-116位氨基酸处存在1个MyoD家族标志性的MyoD结构域,对广西巴马小型猪、猪和人的MyoD1蛋白高级结构比较发现其具有极高的相似性。本研究构建的广西巴马小型猪MyoD1基因表达载体pEGFP-N1-MyoD1,转染C2C12细胞后产生绿色荧光信号,表明MyoD1基因在C2C12细胞中成功表达。     

奶水牛固醇携带蛋白2基因克隆、生物信息学分析及其组织表达检测

本研究旨在对水牛固醇携带蛋白2（sterol carrier protein 2,SCP2）基因进行克隆及生物信息学分析,并检测其在水牛不同组织中的表达。以黄牛SCP2基因（登录号：NM_001033990.3）为种子序列成功克隆了水牛SCP2基因完整CDS区,该序列长1 632 bp,可编码543个氨基酸;其与黄牛、绵羊、山羊、白鲸、人、家犬和家猫的同源性分别为95.9%、93.4%、92.4%、89.4%、88.3%、86.3%和86.9%,说明SCP2基因CDS区在不同物种间具有较高的保守性。聚类分析则表明水牛与黄牛的分子进化关系最近;氨基酸序列分析表明,SCP2蛋白的分子式为C₂₆₀₂H₄₁₃₁N₇₀₉O₇₇₄S₂₉₈,分子质量为58.66 ku,理论等电点（pI）为8.59,不稳定系数为27.94,平均亲水性为-0.215,属于碱性、稳定、亲水蛋白质;二级结构分析表明水牛SCP2蛋白由α-螺旋、无规则卷曲和延伸链构成,其中α-螺旋占35.54%,无规则卷曲占48.99%,延伸链占15.47%,与三级结构预测结果一致;亚细胞定位分析表明,水牛SCP2蛋白分布在细胞质（43.5%）、过氧化物酶体（21.7%）、线粒体（17.4%）、细胞核（13.0%）和细胞骨架（4.4%）;跨膜结构和信号肽预测分析表明,水牛SCP2蛋白不含跨膜结构和信号肽;磷酸化位点分析发现,水牛SCP2蛋白有13个Ser、3个Thr和2个Tyr可能成为蛋白激酶磷酸化位点;蛋白质结合位点预测结果显示,水牛SCP2蛋白含有12个蛋白质结合位点和1个多核苷酸结合位点;实时荧光定量PCR结果表明,水牛SCP2基因在肝脏中表达量最高,其他组织中表达量从高到低依次为乳腺、淋巴、肾脏、大肠、胃、肺脏、脾脏、卵巢、垂体、大脑和心脏。本试验为今后进一步探讨SCP2基因的功能奠定了基础。     

沼泽型水牛ALK3基因克隆分析与表达模式研究

试验旨在对沼泽型水牛ALK3基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在水牛组织中的表达规律进行系统研究.根据GenBank中已公布的牛ALK3基因序列设计特异性引物,应用RT-PCR方法扩增、克隆获得目的基因片段;应用生物信息学方法分析和预测了水牛ALK3的遗传进化及蛋白质的理化性质、二级和三级结构;并应用QRT-PCR技术对ALK3基因在水牛组织中的表达进行了差异分析.结果表明,水牛ALK3基因编码区全长1 599 bp,共编码532个氨基酸.多重序列比较分析显示,水牛ALK3核苷酸序列与牛、绵羊、猪、马、人和小鼠相应序列的同源性分别为98%、96%、95%、93%、94%和91%.系统进化树分析显示,ALK3基因在不同物种以及进化的过程中具有高度保守性.对ALK3蛋白质的分析表明该蛋白呈弱碱性,有信号肽,细胞亚定位于胞膜上,存在丝氨酸/苏氨酸激酶和GS等结构.定量分析结果显示,ALK3在水牛生殖脊、心脏、肝脏、颗粒细胞、肺脏、卵丘细胞、肾脏、下丘脑、垂体、大脑等15种组织或细胞中有不同程度的表达,其中卵巢中表达量最高,垂体、肺脏和睾丸次之,卵丘细胞表达量最低.本研究成功克隆了沼泽型水牛ALK3基因,并研究了其在不同水牛组织细胞中的表达规律,为阐明其在水牛繁殖过程中的功能及转基因载体构建中的应用研究奠定了理论基础.