BMY牛MSTN基因exon 2克隆及序列分析

[目的]克隆BMY牛MSTN基因外显子2的序列,以期分析其遗传变异.[方法]通过对PCR产物进行克隆,比较哺乳动物MSTN基因外显子2之间的同源性,并构建其系统发育关系.[结果]通过PCR扩增,对PCR产物克隆得到BMY牛MSTN基因exon 2序列为372 bp编码124个氨基酸残基,牛亚科物种间的核苷酸同源性较高,在98.7％～100.0％之间,BMY牛、瘤牛、牦牛与大额牛079-gayal(Bos frontalis)的氨基酸序列一致,而日本和牛在第89位发生了天冬酰胺(Asn)→丝氨酸(Ser)的突变.构建的牛亚科几个物种之间的系统发育关系表明,含有瘤牛血统的BMY牛与瘤牛、牦牛的关系较近,且大额牛079-gayal与瘤牛的关系也近,推测大额牛在其形成历史中曾经受过瘤牛的基因渐渗.牛亚科物种的牦牛、大额牛、日本和牛、瘤牛与BMY牛聚为一支,而与水牛的关系较远.人与黑猩猩、猕猴聚为明显的一支.[结论]BMY牛MSTN基因外显子2长度为372 bp,系统聚类分析表明BMY牛含有瘤牛血统和典型的瘤牛特征.     

中国牛亚科家畜GH基因编码区序列的遗传变异研究

采用PCR产物直接双向测序法,分段扩增普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛和亚洲水牛共5个牛种的GH基因,并拼接成编码区全序列,分析中国牛亚科家畜不同牛种GH基因编码区序列变异及其分子进化特征。结果表明,牛GH基因编码区序列全长654bp,种间核苷酸突变率在0．1％～1．84％。5个牛种编码区序列定义了10种单倍型,瘤牛的单倍型多样性最高,大额牛和水牛均无单倍型多样性。GH基因编码区序列的密码子使用存在偏倚性,共发现了25个偏好性密码子。核苷酸的替代以转换为主,转换明显高于颠换,转换／颠换比为3．0。非同义突变位点远远少于同义突变位点,同义与非同义替代发生的速率比都小于或等于1,表明GH基因编码区序列不受达尔文正选择的影响。以GH基因单倍型序列为基础的分子进化树表明,水牛与普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛间分化很明显;普通牛、瘤牛、牦牛、大额牛间序列分化并不明显,并且它们共同拥有一条相同的祖先核苷酸序列。说明中国牛亚科家畜GH基因编码区序列的变异相当贫乏,并且由于功能的约束表现得相当保守,进化速率相当缓慢。     

水牛κ-酪蛋白外显子4基因的克隆及序列分析

本研究根据普通牛的κ-酪蛋白基因设计一对引物,首次成功扩增出了水牛的κ-酪蛋白外显子4基因,并经序列分析,结果表明κ-酪蛋白外显子4基因片段长780 bp。利用GenBank上的Blast进行比较,中国水牛κ-酪蛋白外显子4序列与地中海水牛、牛、牦牛的κ-酪蛋白外显子4序列同源性分别为99.5%、96.4%、95.9%;氨基酸同源性比较,中国水牛、地中海水牛、牛、牦牛均编码260个氨基酸,中国水牛与地中海水牛、牛、牦牛同源性分别为98.9%、92.0%和91.2%。核苷酸和氨基酸序列同源性结果显示,中国水牛和地中海水牛κ-酪蛋白基因变异不大。但由于在碱基230 bp处发生了一个碱基(A→C)的变化,从而导致其氨基酸也发生了变化,即K(Lys赖氨酸)→R(Arg精氨酸)。本研究为进一步对该基因的功能奠定基础。     

野牦牛mtDNA Cytb基因全序列测定及系统进化关系

为从分子水平探究牦牛的分类地位和遗传多样性,试验测定了野牦牛细胞色素b基因全序列,并以绵羊为外群,构建野牦牛、家牦牛、大额牛、普通牛、瘤牛、水牛、非洲野牛、欧洲野牛、美洲野牛、非洲水牛等牛亚科种间系统进化树.结果表明:野牦牛细胞色素b基因全序列长1 140bp,序列间共有13个SNP多态位点,核苷酸变异类型包括转换和颠换,无插入和缺失,表明野牦牛具有较丰富的遗传多样性.研究结果支持将牦牛划分为牛亚科中一个独立属(即牦牛属)的观点.     

牦牛生长分化因子-9基因cDNA克隆及序列分析

根据GenBank中普通牛生长分化因子9(GDF-9)基因序列(AF 307092)设计1对引物,以麦洼牦牛卵母细胞总RNA为模板,通过RT-PCR技术对牦牛GDF-9基因cDNA进行克隆测序和序列分析.结果表明:所克隆的1399 bp片段为预期的牦牛GDF-9基因cDNA序列,包含由2个外显子组成的全编码区和3′-下游部分序列.牦牛GDF-9基因编码区核苷酸序列长度为1362 bp,编码453个氨基酸,与GenBank中报道的普通牛、水牛、绵羊、山羊相应序列一致,而与人和黑猩猩存在差异.和普通牛相比,牦牛GDF-9基因编码区存在1处碱基转换(C→T),导致相应的氨基酸由丙氨酸(A)转换为缬氨酸(V).牦牛与普通牛、水牛、绵羊、山羊、人和黑猩猩的核苷酸同源性分别为99.9%、98.4%、97.0%、96.8%、85.6%和85.1%;氨基酸同源性分别为99.8%、97.1%、95.1%、95.4%、79.4%和79.5%.利用NJ法和MP法以该基因编码区核苷酸序列构建的物种间分子系统进化树结果基本一致,即牦牛与普通牛先聚为一类,再与水牛聚为一类,而后与绵羊和山羊聚为一类,最后与人和黑猩猩聚为一类.该聚类结果与物种间遗传距离大小一致,也与各物种在动物学上的分类相吻合,表明GDF-9基因编码区适用于构建物种间系统进化树.     

欧拉型藏绵羊GHRHR基因部分片段的克隆及多态性研究

对欧拉型藏绵羊生长激素释放激素受体(GHRHR)基因部分片段进行PCR扩增和克隆测序(GenBank Accession No:EU289218),利用BioEdit7.0.9.0、DnaSP 4.10.9和MEGA4.0等生物信息学软件对该部分序列与GenBank中普通牛、瘤牛、水牛相应序列进行比对分析,并对58只欧拉型藏绵羊该基因片段进行SmaI-RFLP研究。结果表明:欧拉型藏绵羊与普通牛、瘤牛、水牛3个物种基因序列间同源性大小依次为92.5%、92.0%、91.5%;4个物种间共发现41处序列间碱基差异(9.65/100 bp),其中藏绵羊与普通牛、瘤牛、水牛3个牛亚科物种均存在差异碱基29处。碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,少数为碱基插入和缺失。推导的部分氨基酸序列间同源性大小依次为88.8%、88.8%、94.4%。58只欧拉型藏绵羊该基因片段SmaI-RFLP分析均为单态,表现为AA基因型。     

中国南方黄牛生长激素基因遗传分化的研究

对雷琼瘤牛18个个体生长激素(GH)基因外显子序列654bp进行分析,发现3个变异位点,定义了5种单倍型;引用巴州牦牛2个个体GH基因同源区序列并结合GenBank中牛属普通牛、其他瘤牛和牦牛3个种群与水牛1个远缘种GH基因外显子序列,分别采用邻接(NJ)法和最大简约(MP)法构建分子系统发育树,得到基本一致的拓扑结构。结果显示,GH基因的分化早于雷琼瘤牛、其他瘤牛、普通牛、牦牛和水牛的分化,瘤牛物种内存在多型现象,GH基因外显子区有着较高的突变率。     

中国牛亚科6个物种MSTN基因外显子2多态性及分化研究

采用PCR扩增了6个中国牛种共101个样本的MSTN基因外显子2的编码区,序列分析显示,MSTN基因外显子2编码区含372个碱基对,在所检测样本中,存在10个核苷酸多态位点,定义了7种单倍型,雷琼牛、蒙古牛、独龙牛与巴音郭楞牦牛享有共同的单倍型;MSNT基因外显子2在6个牛种中多态性较丰富。结果表明:两水牛与牛属群体间分化明显;牛属群体中牦牛独自聚成一类;大额牛存在一个独立分支;雷琼牛与一部分独龙牛、大部分蒙古牛和瘤牛聚成一支,说明蒙古牛、雷琼牛、独龙牛种间存在着基因交流。牦牛与普通牛、瘤牛的分化较明显,亲缘关系较远;研究证实了水牛的属分类地位,一定程度上支持牦牛及大额牛划为牛亚科中单独的一个属。     

藏羊MIF基因的序列测定与分析

为了研究藏羊MIF基因核苷酸序列及其蛋白质特性,试验采用RT-PCR方法扩增藏羊MIF基因并测序。结果表明:藏羊MIF基因长度为348 bp,编码115个氨基酸;藏羊MIF基因与参考绵羊、瘤牛、普通牛、水牛和山羊核苷酸序列同源性依次为100%、99.7%、99.7%、99.4%和100%,氨基酸序列同源性均为100%;MIF蛋白无信号肽和跨膜螺旋区,具有N-糖基化位点、蛋白激酶C位点、N-肉豆蔻酰化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点和巨噬细胞移动抑制因子家族等修饰位点。     

水牛TRAIL基因克隆及生物信息学分析

【目的】对水牛肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)相关凋亡诱导配体(TNF-related apotosis-inducing ligand,TRAIL)基因CDS序列进行克隆及序列分析,并对其编码的蛋白进行生物信息学分析,为后期TRAIL蛋白调控水牛卵巢卵泡发育、颗粒细胞增殖及凋亡的研究奠定基础。【方法】利用RT-PCR方法克隆水牛TRAIL基因CDS序列,对所获序列进行核苷酸序列、氨基酸序列相似性比对,构建系统进化树,并通过生物信息学软件分析TRAIL基因编码蛋白的结构和功能。【结果】试验成功克隆水牛TRAIL基因CDS序列,长864 bp,编码287个氨基酸;水牛TRAIL基因与牦牛、普通牛、山羊、绵羊、野猪、马、人、黑猩猩和家鼠的核苷酸序列相似性分别为99.2%、99.3%、95.9%、96.3%、84.7%、84.8%、81.3%、81.3%和70.0%。系统进化树结果表明,水牛与牦牛、普通牛的亲缘关系最近,与家鼠亲缘关系最远。氨基酸序列比对结果表明,在不同物种间,其跨膜结构域和TNF结构域序列保守性较高。TRAIL蛋白属于亲水性蛋白,存在1个跨膜结构域,140―285位氨基酸处为TNF区,具有29个磷酸化位点,无信号肽和糖基化位点,主要定位于细胞质中。TRAIL蛋白二级结构主要以无规则卷曲为主,约占51.57%,其次为延伸链(24.39%)和α-螺旋(24.04%)。TRAIL蛋白三级结构与二级结构一致,且与模型蛋白人TRAIL蛋白的相似性为75.53%。【结论】本试验克隆得到水牛TRAIL基因CDS区序列,大小为864 bp,编码287个氨基酸,水牛与牦牛、普通牛亲缘关系最近,TRAIL蛋白跨膜结构域和TNF结构域在不同物种间序列保守性较高,这可能与其功能有关。     

牦牛Bcl-2、Bax基因克隆及其在生殖轴上的表达分析

试验旨在分析Bcl-2与Bax基因的序列特性，并分析其在母牦牛生殖轴上的表达特点，为探讨其在牦牛繁殖活动中的调控作用奠定基础。试验采集健康母牦牛与母黄牛下丘脑、垂体、卵巢、输卵管及子宫组织样品，通过RT-PCR扩增并克隆Bcl-2与Bax基因，并采用生物信息学软件进行序列分析；利用实时荧光定量PCR法检测Bcl-2与Bax基因在牦牛与黄牛不同组织中的表达差异。结果表明，牦牛Bcl-2编码区全长690 bp，编码229个氨基酸；与黄牛Bcl-2基因核苷酸序列同源性最高，为99.86%，其次是山羊、绵羊，同源性分别为98.41%、97.97%；系统进化树表明，牦牛与黄牛亲缘关系最近。牦牛Bax基因编码区全长579 bp，编码192个氨基酸，与黄牛、藏山羊和金堂黑山羊同源性较高，分别为99.83%、99.48%和99.48%，其次是绵羊、马、人，同源性分别为99.14%、95.34%、94.30%；系统进化树表明，牦牛与黄牛亲缘关系最近。Bcl-2和Bax蛋白不存在信号肽，均为酸性不稳定的疏水蛋白。Bcl-2与Bax基因在黄牛及牦牛下丘脑、垂体、卵巢、输卵管和子宫组织中均有表达，其中牦牛卵巢、子宫中Bcl-2基因表达量分别显著和极显著高于黄牛（P<0.05；P<0.01）；牦牛子宫、输卵管中Bax基因表达量显著高于黄牛（P<0.05），牦牛卵巢中Bcl-2/Bax比值极显著高于黄牛（P<0.01），子宫和垂体中显著高于黄牛（P<0.05）。表明Bcl-2与Bax在动物进化中非常保守且在繁殖活动中起重要作用，牦牛卵巢、子宫、输卵管和垂体中的高表达量可能与牦牛处于极端恶劣环境的细胞抗凋亡作用有关。     

牦牛CRH基因克隆及其在生殖轴中的表达研究

为了探讨促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）基因在牦牛繁殖中的调控作用，试验分别采集5头成年母牦牛和5头成年母黄牛的下丘脑、脑垂体前叶、输卵管、卵巢和子宫等组织，通过RT-PCR技术及生物信息学软件对牦牛CRH基因编码区进行扩增、克隆及序列分析，并构建系统进化树；采用实时荧光定量PCR法检测CRH基因的组织表达。结果表明，牦牛CRH基因编码区全长573 bp，编码190个氨基酸。牦牛与黄牛、猫、鸡、人、小鼠、大鼠和猪的CRH基因核苷酸同源性分别为99.8%、43.3%、36.1%、46.2%、39.0%、38.5%和56.4%。系统进化树表明，牦牛与黄牛亲缘关系最近，并与其他物种类聚，符合物种进化规律。CRH蛋白分子式为C₉₂₀H₁₅₀₃N₂₇₉O₂₆₃S₃，分子质量为20776.95 u，理论等电点为10.95，其氨基酸组成中亮氨酸（L）、脯氨酸（P）、丙氨酸（A）和精氨酸（R）所占比例较高，分别为15.8%、12.6%、12.1%和10.5%。CRH蛋白为不稳定亲水蛋白，存在信号肽和跨膜结构。CRH蛋白二级结构中α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲分别占41.05%、1.05%、8.42%和49.48%，三级结构分析结果与其相一致。CRH基因mRNA在牦牛下丘脑中表达量最高，显著高于其他组织（P<0.05），在子宫中表达量最低。牦牛脑垂体前叶CRH基因mRNA表达量极显著高于黄牛（P<0.01），在卵巢、输卵管中表达量显著高于黄牛（P<0.05），而两个品种在下丘脑、子宫中的表达量差异不显著（P>0.05）。提示CRH基因在牦牛繁殖调控中具有重要作用。     

牦牛FSHR基因克隆及其在生殖轴中的表达研究

本研究旨在阐明牦牛促卵泡素受体(follicle stimulating hormone receptor,FSHR)基因CDS序列及其在牦牛生殖轴中表达的特点,为探讨其在牦牛繁殖活动中的调控作用奠定基础。试验采集卵泡期的牦牛与黄牛下丘脑、脑垂体前叶、卵巢、输卵管及子宫组织,通过RT-PCR技术对牦牛FSHR基因cDNA进行扩增、克隆与序列分析;采用实时荧光定量PCR法检测FSHR基因在牦牛与黄牛中的组织表达差异。结果显示,牦牛FSHR基因编码区全长2 088bp,编码695个氨基酸,蛋白质分子式为C6378H10670N2088O2637S576,分子质量为177 263.85u,理论等电点(pI)为4.88,与黄牛、绵羊、山羊和猪氨基酸序列同源性较高(91.50%～99.38%)。FSHR蛋白为酸性不稳定疏水蛋白,存在信号肽与8个跨膜结构;二级结构由延伸链(15.54%)、α-螺旋(42.30%)、β-转角(1.44%)和无规则卷曲(40.72%)组成;系统进化树表明,牦牛与黄牛亲缘关系最近;实时荧光定量PCR结果显示,FSHR基因在黄牛、牦牛检测组织中均有表达,牦牛子宫中表达量显著或极显著高于除卵巢外的其他组织(P<0.05;P<0.01),而黄牛卵巢中表达量显著或极显著高于其他组织(P<0.05;P<0.01);黄牛卵巢中表达量极显著高于牦牛(P<0.01)。说明FSHR基因在动物进化中较为保守,其在牦牛卵巢中表达量低可能影响到牦牛繁殖机能。     

Analysis on Genetic Diversity and Phyletic Evolution of mtDNA Cytb Gene in Zhongdian Yak

In order to investigate the genetic diversity and the origin of evolutionary relationship of Zhongdian yak,we analyzed the complete sequence of 15 individuals Cytb gene,its sequence polymorphism was analyzed,and the phylogenetic tree was constructed.The results showed that the length of the nucleotide sequence were 1 140 bp,with nucleotide frequencies of 26.3%,31.8%,13.1% and 28.8% for T,A,G and C,respectively.Three haplotypes were identified of 15 individuals,with 3 polymorphic sites,including two conversions,one transversion,haplotype diversity was 0.2571 and nucleotide diversity was 0.00035.Phylogenetic analysis suggested that Zhongdian yak and Bos mutusc clustered firstly,then gathered with Bison bison,which indicated that there were high genetic similarity and closer genetic relationship,genetic similarity with other cattle genus was relatively low.Combining with the proof of molecular biology and paleontology,the result supported the point that Bos grunniens and Bos mutus were classified as an alone genus in Bovinae.     

基于线粒体12S rRNA基因序列鉴别牛肉的种源

 在提取黄牛肉、牦牛肉和水牛肉总DNA的基础上,设计通用引物进行PCR扩增,电泳回收PCR产物后双向测序,再通过构建系统进化树鉴别牛肉的物种来源。PCR扩增获得的牦牛、水牛12S rDNA基因片段大小都为440 bp,黄牛12S rDNA基因片段大小都为439 bp。参照引用的不同牛种12S rDNA基因序列,构建的系统进化树能够清晰地鉴别测序样品的牛种来源。因此,结合运用PCR扩增和DNA测序技术是一种精确可靠的方法,能够有效地运用于牛肉的种源鉴别。     

牦牛谷胱甘肽过氧化酶1基因(GPX1)的克隆及系统发育分析

本研究克隆了牦牛谷胱甘肽过氧化酶1GPX1基因的CDS区序列,分析了其核苷酸序列,并进行了系统发育分析。结果表明,牦牛GPX1基因CDS区全长618 bp,编码205个氨基酸;经与GenBank中其他物种GPX1基因CDS区比对,牦牛GPX1基因CDS区与普通牛和瘤牛完全一致,与水牛、绵羊和猪的序列一致性较高,与其他哺乳动物序列一致性较低。本研究为深入研究牦牛GPX1的生理功能提供了参考资料。     

Genetic diversity and origin of Gayal and cattle in Yunnan revealed by mtDNA control region and SRY gene sequence variation

There are hump, humpless cattle and gayal distributed in Yunnan province, south‐west China, but their genetic background remains unclear. To determine the origin and genetic diversity of Yunnan gayal and cattle (Diqing, Nujiang and Wenshan cattle), we analysed mtDNA control region sequences of 71 samples and SRY gene sequences of 39 samples, together with the available sequences in GenBank. The neighbour‐joining phylogeny and the reduced median network analysis showed that Yunnan gayal originated from the hybridization between male Bos frontalis and female Bos taurus or Bos indicus, and that Yunnan cattle mostly originated from B. indicus, also containing some hybrids of male B. indicus and female B. taurus. The phylogenetic pattern of Yunnan cattle was consistent with the recently described cattle matrilineal pool from China and indicated more contribution to the Yunnan cattle from B. indicus than from B. taurus.