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。     

基于转录组测序筛选黄牛低氧适应性相关差异基因

为探明藏黄牛对低氧适应的相关差异表达基因并分析差异表达基因功能和代谢通路,以藏黄牛和三江黄牛心脏组织为研究对象,提取总RNA,建立测序文库后利用Illumina HiSeqTM 4000进行测序,经生物信息学分析筛选出差异表达转录本,并对差异表达基因进行GO富集和KEGG通路分析,最后采用荧光定量PCR(RT-qPCR)验证测序数据的准确性。结果表明:藏黄牛相比于三江黄牛得到显著差异表达基因608个,其中上调基因467个,下调基因141个,推测表达量较高的B2M、COX7C、NFATC1、ECE1、CAST基因是与低氧适应性相关的基因;差异转录本GO功能富集分析可知,在分子功能、细胞组分、生物过程分别富集到327,253,2 191个条目,其中富集程度最高的条目分别是细胞发育过程、结合与转录因子活性、细胞前缘。KEGG分析结果表明,差异转录本显著富集在8条通路,筛选低氧适应性候选基因NFATC1是MP-PKG信号通路与T细胞受体信号通路成员,推测其通过cGMP-PKG通路与T细胞受体信号通路参与低氧适应性调控。采用高通量测序技术对藏黄牛和三江黄牛心脏组织进行转录组测序分析,获得大量差异表达基因,为研究动物低氧适应性机制奠定基础。     

西藏牦牛mtDNA-Cytb及ZFY基因遗传多样性与系统进化分析

为进一步了解西藏牦牛的遗传多样性及系统进化关系,通过对申扎、斯布、类乌齐和帕里4个西藏牦牛类群的mtDNA-Cytb基因及ZFY基因部分序列进行克隆及序列分析。结果表明:(1)西藏牦牛Cytb基因全长1 140 bp,共发现SNP位点13个,核苷酸多样性(Pi)为0.00315, Tajima's D值为0.41410(P0.10),共检出7种单倍型,单倍型多样性(Hd)为0.709;(2)ZFY基因第11外显子长596 bp,筛查出SNP位点22个,Tajima's D值为0.78287(P0.10),发现3种单倍型,核苷酸多样性和单倍型多样性分别为0.001066和0.2976;(3)聚类分析及核苷酸同源性分析显示,西藏牦牛与家牦牛的核苷酸同源性最高,与美洲野牛及欧洲野牛的核苷酸同源性次之,与水牛及非洲水牛的核苷酸同源性最低。研究结果表明,西藏牦牛遗传多样性较丰富,进一步支持将西藏牦牛及家牦牛划为牛亚科中独立牦牛属的观点,及牦牛的原始祖先来自于亚欧大陆东北部的观点。     

类乌齐牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因克隆与组织表达分析

补体C1q(Complement 1q)蛋白由A、B、C 3条多肽链构成,在维护机体内环境稳定、氧化应激、糖脂代谢等过程发挥重要作用。为研究牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因的分子特性及在不同组织中的表达水平,探讨该基因对牦牛高原适应性的影响,通过克隆获得牦牛C1QA、C1QB、C1QC基因的CDS区序列,分析其核苷酸序列相似性并构建系统进化树;利用在线软件进行功能预测分析;采用实时荧光定量PCR方法检测3个基因在牦牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏和肾脏组织中的相对表达量。结果显示:C1QA、C1QB、C1QC基因CDS区全长分别为735,744,732 bp,分别编码244,247,243个氨基酸;3个基因编码的蛋白质均为稳定的亲水性蛋白,主要由甘氨酸(Gly)和脯氨酸(Pro)组成,含有C1Q结构域和信号肽,不存在跨膜结构域,属胞外蛋白;蛋白氨基酸序列中分别存在18,21,15个潜在的磷酸化位点,三者二级结构主要由无规则卷曲构成,比例分别为61.85%,63.97%,66.67%。荧光定量结果显示,C1QA、C1QB基因在肺脏、脾脏中表达量较高,极显著高于心脏、肝脏、肾脏组织(P0.01),C1QC基因在肺脏的表达量极显著高于心脏、肝脏、脾脏、肾脏组织(P0.01)。试验结果为深入研究C1QA、C1QB、C1QC基因在牦牛高原适应中的生理功能和调控机制提供了基础数据。     

牦牛、犏牛TB-RBP基因克隆及在睾丸组织中的表达

牦牛与普通牛的种间杂种犏牛雄性不育机理一直是畜牧科学研究的热点之一,对牦牛、犏牛睾丸组织特异表达基因的比对分析,可为犏牛雄性不育分子调控机制提供基因参考。通过对牦牛及杂种犏牛TB-RBP基因进行克隆,并利用实时荧光定量PCR技术对候选基因进行组织表达差异分析。结果表明,克隆获得牦牛TB-RBP基因CDS全序列873 bp,犏牛TB-RBP基因部分CDS区序列587 bp;系统进化树显示不同物种TB-RBP基因编码区序列高度保守,遗传相似性较高;蛋白功能预测TB-RBP蛋白属于Translin结合蛋白家族,对精子发生等生物过程具有重要调控作用。TB-RBP基因在犏牛和牦牛的睾丸组织中均有表达,TB-RBP基因的表达水平在牦牛与犏牛组间差异显著(0.01P0.05),牦牛显著高于犏牛。TB-RBP基因是精子正常发育的关键基因,而在犏牛睾丸组织中表达量较低,表明犏牛雄性不育与精子发生异常有关,为今后开展TB-RBP基因与犏牛雄性不育的相关分析以及基因定位、表达调控和牦牛分子育种奠定了理论基础。     

PRL基因的遗传多态性及其物种间的系统进化

运用生物信息学理论和方法探讨了PRL基因在物种间的平均核苷酸差异度、核苷酸差异数目(K)、净遗传距离(Da);用MEGA软件进行聚类分析。结果表明:在小鼠、大鼠、猫、白化猕猴、普通牛、山羊、野猪、人、斑马鱼、鸡等10个物种间PRL基因发生了较大的变异,进化速率较快,物种间的遗传多态性丰富。经遗传距离和聚类分析,野猪与猫聚为一类,山羊与普通牛聚为一类,然后这两类聚成一大类后与人和白化猕猴的一类相聚,再依次与小鼠、大鼠的一类和鸡相聚在一起;这些物种与斑马鱼的亲缘关系相对较远,系统树总体分为两支,斑马鱼为独立的一支,小鼠、大鼠、猫、白化猕猴、普通牛、山羊、野猪、人、鸡为另一独立的大分支;这同古生物学、形态学、生化遗传学、细胞遗传学和其他DNA分子水平上的分类结果基本一致,表明PRL基因适合于哺乳动物种间系统进化关系和分类研究。这些结果为人们进一步认识PRL基因的特性、作用机理、物种演化和分类以及改良哺乳动物的产乳和繁殖性能提供了理论依据。     

豚鼠染色体核型及带型的研究

用骨髓细胞染色体制备法研究了豚鼠染色体核型及带型。结果表明：豚鼠染色体核型为2n=64,雄豚鼠为XY,雌豚鼠为XX;在常染色体中,亚中着丝粒或近端着丝粒的染色体有14对、端着丝粒的有17对;X染色体为中着丝粒,Y染色体为端着丝粒。所有染色体均能出现明显的C带带型,其中常染色体和X染色体的着丝粒部位被深染,两个臂均为浅染;Y染色体几乎全部深染,极易识别。染色体标本经G显带技术处理后,豚鼠常染色体和性染色体的着丝粒区均浅染,两臂上显示出清晰的G-带带型。Ag-NOR s位于1、19、20号染色体上,Ag-NOR s的众数为3个,分布范围1~6之间,Ag-NOR s具有多态性,在不同的染色体上银染的颗粒大小、深浅度不同。     

5个黑山羊品种(群体)微卫星标记的遗传多样性研究

利用14个微卫星标记分析了攀枝花地方黑山羊、建昌黑山羊、云岭黑山羊、金堂黑山羊、乐至黑山羊5个品种(群体)的遗传多样性及亲缘关系。结果显示,14个微卫星座位多态信息含量(PIC)在0.5129~0.7646之间,均为高度多态位点;5个黑山羊品种(群体)的平均多态信息含量(PIC)为0.6405~0.6856,平均杂合度(H)在0.6985~0.7371之间,说明遗传多样性丰富;群体间平均遗传分化系数(Fst)为0.0296,说明群体间的变异仅为2.96%,群体间存在基因交流;攀枝花黑山羊和金堂黑山羊2个群体之间的Nei氏遗传距离最大(D=0.1286),金堂黑山羊和乐至黑山羊之间的遗传距离最小(D=0.0365);NJ聚类图中,攀枝花黑山羊、建昌黑山羊和云岭黑山羊聚为一类,金堂黑山羊和乐至黑山羊聚为一类,聚类结果与群体的地理分布较为一致。     

miR-383在牦牛、犏牛睾丸组织中的差异表达及功能预测

本研究旨在分析miR-383成熟体在雄性牦牛和犏牛F1代睾丸组织中的差异表达,以了解其在精子形成中的重要作用.以发育成熟的牦牛和犏牛睾丸组织为材料,利用实时荧光定量PCR方法检测miR-383成熟体在牦牛及犏牛睾丸组织中的差异表达情况;利用TargetScan和miRanda数据库获得miR-383的靶基因集合,通过David和Gene Ontology在线软件分析miR-383靶基因的生物学功能.实时荧光定量PCR结果显示miR-383成熟体在牦牛和犏牛F1代睾丸组织中表达显著差异(P<0.05),在牦牛睾丸组织中表达量较高,靶基因预测共获得131个靶基因,GO分析及KEGG信号通路分析得到miR-383靶基因功能,这些靶基因参与了细胞增殖、凋亡、核酸合成调控等过程.结合miR-383成熟体的表达差异和靶基因功能预测结果,miR-383可能参与生殖细胞的分化及精子形成调控,为miR-383在犏牛生殖细胞中的功能与调控机制研究提供了理论依据.     

牦牛DKK1基因多态性及其与生长性状的相关性

选取麦洼牦牛、类乌齐牦牛、申扎牦牛、帕里牦牛和斯布牦牛5个群体共287头个体,采用直接测序法检测牦牛DKK1基因的SNP位点,分析其与生长性状的相关性。结果表明,牦牛DKK1基因存在2个突变位点,g.983A→G位点和g.1075C→G位点;位点g.983A→G在斯布牦牛中处于Hardy-Weinberg不平衡状态,其余位点处于平衡状态。在遗传多态性研究中,2个SNP位点均为中度多态。2个位点不同基因型与体高、体斜长、胸围、管围和体质量的相关分析结果显示,位点g.983A→G与体高、体斜长、胸围和体质量均具有相关性;位点g.1075C→G与生长性状不相关。