基因差异表达分析法及其在营养代谢病研究中的应用前景

基因差异表达分析是比较相关细胞或组织在特定的生理或病理条件下特殊表型基因的研究方法，应用于特定情况下的基因差异表达谱及寻找特异表达基因等研究中。根据基因差异表达分析方法的原理，主要分4类，分别为限制性酶切片段差异显示技术、抑制性消减杂交技术、基于数据库的基因表达连续分析技术和DNA微阵列技术。文章综述了这4类主要的基因差异表达分析方法的原理、基本方法、应用特点及在营养代谢病研究中的应用前景。     

RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用

转录组测序(RNA-seq)是通过高通量测序方法全面快速的获悉特定组织或细胞的特定发育阶段或功能状态下所有RNA序列信息的技术。该技术以其准确和高通量等特征,被广泛应用于生物学、医学和农学等基础性研究。寄生虫在体外发育、感染入侵和体内繁殖等不同阶段,发生着一系列复杂的生物变化。采用RNA-seq技术筛选寄生虫发育、感染和繁殖等不同阶段的差异表达基因,阐明其功能,获悉寄生虫-宿主互作的分子调控机制等研究是目前的研究重点和热点。基于此,作者对RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用作一综述。     

SSH与cDNA芯片技术的联合及其在植物基因差异表达研究中的应用

抑制消减杂交技术(SSH)与cDNA芯片技术是新近发展起来的研究差异表达基因的两种非常有效的方法。近年来,将SSH和cDNA芯片技术结合使用,为分析组织细胞的已知基因表达差异提供了新的手段,也为克隆和鉴定新基因开辟了新的道路,是目前寻找差异表达基因的适用方法。鉴于此,对SSH和cDNA芯片技术的基本原理、两种方法结合使用的操作流程、克隆差异表达新基因的特点,以及在植物基因差异表达方面的应用进行了概述。     

基于转录组测序鉴定雌性鸡胚性腺不对称发育相关候选基因

本研究旨在通过转录组测序（RNA-seq）鉴定雌性鸡胚性腺不对称发育相关候选基因,为确定雌性鸡胚性腺不对称发育的分子机制提供参考。随机选择6胚龄（E6）和8胚龄（E8）的雌鸡胚胎各18～24只,分离并采集其两侧性腺,每6～8个同侧同期性腺组成一个样品,匀浆后提取总RNA经质控后送商业公司进行转录组测序。每个样品3个生物学重复。通过基因差异表达分析,GO、KEGG信号通路分析和基因集变异分析（GSVA）,筛选雌性鸡胚性腺不对称发育相关候选基因和生物学通路。经实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选出的差异表达基因进行验证。转录组差异表达分析结果显示雌性鸡胚左右两侧性腺在E6和E8分别存在195个和315个差异表达基因。GO功能富集和KEGG信号通路富集分析发现两侧性腺差异表达基因主要富集在卵子发生、细胞发育、piRNA代谢过程等生物学过程并筛选出Pou5f3、STK31、DMRTB1等与鸡胚性腺不对称发育相关的功能基因。本研究为进一步研究雌性鸡胚性腺不对称发育的分子调控机制提供了参考。     

差异表达基因分离技术及其在家禽研究中的应用

随着分子生物学技术的发展以及基因组计划的实施,差异表达基因的分离与克隆已成为近年来研究的热点.通过对不同生命活动中各种相关基因进行筛选和研究,能够使我们更好地了解这些生命活动的分子作用机制.本文就近年来比较常用的差异表达基因分离技术及其在家禽研究中应用的进展进行综述.     

乌苏里貉TLR8基因的分子克隆、序列分析及组织表达分析

为了解乌苏里貉TLR8基因特点及其在不同组织中的表达水平,本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆其c DNA全长序列,应用生物学软件分析该基因及预测其编码蛋白的特征,并对该基因在乌苏里貉不同组织中的表达水平进行检测。结果显示该基因全长3 191 bp,ORF全长3 117 bp,编码1 038 aa,含有Toll-like受体家族典型的结构域特征。同源性分析显示乌苏里貉TLR8基因核苷酸序列与犬同源性最高,达99.3%,与其他食肉目哺乳动物也具有较高的同源性,在89.2%~92.9%。组织表达分析显示TLR8基因在乌苏里貉各组织中广泛表达但表达量存在差异。本研究结果为进一步研究乌苏里貉抗病毒免疫及育种相关研究奠定了基础。     

草原红牛不同组织雄激素受体基因表达量检测及比较研究

采用实时荧光定量RT-PCR技术检测雄激素受体基因(Androgen receptor gene,AR)在草原红牛公牛和母牛多种组织中的表达情况,探讨该基因在草原红牛公牛和母牛不同组织中的表达差异.结果表明,AR基因在所检测的公牛和母牛的心、肝、脾、肺、肾、肠、胃及睾丸(卵巢)等8种组织中均有表达,且肝脏中的表达量高于其他组织;草原红牛公牛和母牛相同组织闻比较结果显示:AR基因在草原红牛公牛肝脏中表达量与母牛相比较差异不显著,其他不同组织间表达量均有显著差异(P<0.05),且公牛各组织中的表达量均高于母牛.本试验为深入研究AR基因的生物学功能及了解该基因对不同性别个体肉质性状的形成的作用机制奠定了基础.     

8周龄中外鸡种心肌、肝脏组织差异表达基因的初步分析

本文利用mRNA差异显示技术对8周龄中国地方品种丝毛乌骨鸡、引进品种白莱航蛋鸡、白洛克肉鸡进行基因差异表达分析。结果表明：三个品种鸡的心肌、肝脏组织分别检测到18和20条差异表达的基因片段。其中，心肌组织中的差异表达片段在白莱航蛋鸡与白洛克肉鸡之间最多，肝脏组织中的差异表达片段在丝毛乌骨鸡与白洛克肉鸡间最多。实验结果为寻找产蛋、产肉及肉质性状相关的基因提供了遗传学基础信息。     

梅山与杜洛克母猪发情前期卵巢组织差异表达基因的分离与鉴定

为了探讨梅山与杜洛克母猪卵巢差异表达基因对猪排卵与繁殖性状的影响,应用mRNA差异显示技术研究梅山猪与杜洛克猪卵巢中基因表达的差异性,分离9条在纯种梅山猪与纯种杜洛克猪卵巢中差异表达的表达序列标签(ESTs),并用半定量RT-PCR鉴定。通过BLAST比对发现,其中有3条EST与GenBank序列同源性较高。组织表达谱分析揭示了这些ESTs在梅山猪心脏、肝脏、肺脏、肾脏、肌肉、脂肪、小肠、大脑、卵巢、子宫、脾脏、输卵管等各个组织中的表达有不同程度的差异。研究结果表明,梅山猪和杜洛克猪卵巢之间的不同基因差异表达的方向存在差异,这些差异表达的基因可能在某种程度上导致猪繁殖力的差异,进而为研究影响猪排卵数的分子机理调控网络打下基础。     

基于DNA水平的差异显示技术及其在寄生虫遗传变异中的应用

在一个生命有机体中,基因的表达是按照时间和空间顺序有序地进行的。基因的这种差异性表达,决定着每一个生命体的生长发育、分化、细胞周期调控、衰老及死亡等生命过程。因此,差异显示技术是研究生命有机体生命过程分子机制的重要手段。目前,研究寄生虫遗传变异的差异显示技术主要包括蛋白质水平、DAN水平和RNA水平来进行。DNA是各种生命个体的遗传物质,DNA的遗传差异能够确切地反映生物群体的遗传变异。目前在DNA水平的差异显示技术主要有PCR—RAPD、PCR—RFLP、PCR—AFLP、PCR—SSCP、DNA指纹分析法和SRAP法等。     

mRNA差异显示技术及其在家蚕研究上的应用

mRNA差异显示技术是近年发展起来的研究基因表达差异的有效方法。本简述了mRNA差异显示技术的基本原理、技术改进以及此技术在家蚕研究中的应用。     

用银染mRNA差异显示技术寻找不同生长阶段绵羊皮肤中差异表达基因

利用优化了的银染mRNA差异显示技术(DD-PCR)，比较了出生后40日龄、60日龄和120日龄三个不同生长阶段的绵羊相同部位的皮肤中总RNA的差异表达。结果表明：同一个体不同日龄的绵羊存在着表达量不同的差异表达基因，并初步筛选出了8条重复性好的差异cDNA片段，其中1条表达量不同的差异片段存在于40日龄，5条存在于60日龄，2条为120日龄所特有。本试验将为进一步研究影响绵羊毛性状相关基因在皮肤中的表达提供科学的参考依据。     

功能基因组学研究进展

2 1世纪是生物时代和信息时代 ,基因组学的研究已从结构基因组学转向功能基因组学 ,对于基因功能的研究也由单一基因转向大规模、批量分析。文章对功能基因组学及相关学科的概念作了概述 ,介绍了功能基因组学的研究内容与研究方法 ,主要包括应用差异显示反转录 PCR、基因表达序列分析 (SAGE)、微点阵、蛋白质组学和生物信息学等研究基因组表达概况、基因组多样性和模式生物学等。     

不同发育阶段蒙古牛肌肉组织差异表达基因的筛选

应用mRNA差异显示技术,对两个发育阶段(16月龄和5岁龄)蒙古牛臀肌组织差异表达的基因进行研究,从分子水平分析影响不同发育阶段蒙古牛肉品质的遗传机制。经mRNA差异筛选获得6条差异表达的EST片段,与GenBank中序列进行相似性比对后发现,其中一条序列S1与牛的丝切蛋白2(cofilin 2, CFL2)基因高度同源(相似性99%),确认S1就是牛的CFL2基因;另外5条S2-S6在数据库中未发现同源序列,确定为新的EST片段。 采用相对定量PCR方法对差异表达基因CFL2进行真实性鉴定和差异表达量检测,结果显示,CFL2基因在5岁龄蒙古牛肌肉组织中的表达量是16月龄的3.8倍。过量的丝切蛋白2可以抑制单体型肌动蛋白的聚合及1型优质肌纤维的累积,其高表达可能导致了蒙古牛肉质性状的下降。     

北京鸭/番鸭杂交体系肝脏组织基因表达差异的研究

以番鸭、北京鸭及其杂交后代半番鸭为研究对象,利用mRNA差异显示技术得到肝脏组织基因表达差异图谱。mRNA差异显示表明,肝脏组织的基因表达在纯种群和杂种群之间存在着显著的质和量的差异;5对引物组合显示出41条差异带;分属于7类10种基因表达模式,其中量的差异有3类4种,质的差异有4类6种。这些基因差异表达模式说明了杂种的基因表达调控方式发生了变化,可能是mRNA水平上杂种优势形成的分子遗传基础。     

Identification of differentially expressed genes in ileum, intestinal lymph node and peripheral blood mononuclear cells of sheep infected with Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis using differential display polymerase chain reaction

Discovery of differentially expressed genes aids in understanding molecular mechanisms underpinning normal and pathological states. When studying animals such as sheep where the entire genome has not been characterized, techniques that do not require knowledge of gene sequences are particularly advantageous. We used one such technique, differential display polymerase chain reaction (DD-PCR), to identify genes that had different degrees of expression in response to Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (M. ptb), the organism that causes Johne's disease in ruminants. Differentially expressed genes were validated by quantitative PCR using especially selected reference genes established in this study. Sheep (n = 47) were classified according to history of exposure to M. ptb and infection status by histology and faecal and tissue culture. Differences in levels of gene expression were analyzed using restricted maximum likelihood (REML) in a linear mixed model. Five genes from the ileum and 17 genes from lymph node were differentially expressed in ovine Johne's disease. Expression of seven of these genes was also significantly different in peripheral blood mononuclear cells. Genes identified in association with M. ptb infection had a wide range of functions in pathways including: antigen presentation, signal transduction and cell differentiation, TLR signaling, immune cell activation and chemokine functions, granulomatous inflammation, Th1 suppression and apoptosis.     

银染mRNA差异显示法克隆柔嫩艾美耳球虫(Eimeria tenella)抗药性相关基因

以柔嫩艾美耳球虫（Eimeria tenella）敏感株、地克珠利抗药株和马杜拉霉素抗药株孢子化卵囊为材料，用银染mRNA差异显示方法筛选和克隆与球虫抗药性相关的基因。首先提取这3个虫株孢子化卵囊的总RNA为模板．用Oligo（dT）12GG为锚定引物和2个10碱基随机引物组合进行RTPCR，产物经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳后银染。分别切取5务差异条带，进行2次PCR扩增，产物回收后与PGEM—T—easy Vector连接转化。经PCR鉴定正确后，再进行斑点杂交试验、序列分析和同源性比较。结果发现，地克珠利抗药株和马杜拉霉素抗药株分离的差异片段中都有2个cDNA片段（可能为新的基因片段），这为克隆全长cDNA和探索球虫抗药性产生的分子机理奠定了一定的基础。     

牛睾丸差异表达基因Septin10的筛选、鉴定及组织表达研究

本研究旨在筛选出决定或影响公牛睾丸周长(SC)的基因片段,并研究其功能和表达特征,为今后种公牛的选育提供理论基础。用mRNA差异显示技术从睾丸周长极显著差异(P0.01)的睾丸组织中筛选差异表达的基因片段,并用反Northern杂交及荧光定量的方法鉴定筛选的结果,研究筛选出基因的组织表达谱。结果,筛选出1条差异表达片段A71,经测序和BLAST分析发现该片段与牛Septin10基因高度同源(99%),且该基因在肝脏等9个组织中都有表达,在2组睾丸组织中相对表达量差异显著(P0.05)。分析结果表明,Septin10基因是牛睾丸差异表达基因,可作为一个研究牛繁殖性状的候选基因。