哺乳动物毛囊发育及调控研究进展

毛囊具有高度自我更新能力,是哺乳动物特有的皮肤构造,且是唯一呈终生周期性生长的器官。毛囊的发生始于胚胎期,皮肤上皮层细胞和下胚层细胞间的一系列相互作用诱导形成毛囊,之后毛囊进入周期性循环,包括生长、退行和休止3个阶段。毛囊的发育过程中受到复杂的网络调控。近年来,关于哺乳动物毛囊发育及调控机制的研究取得了较大进展。已有研究表明,毛囊的发生及循环过程中受到多种因子的调控,不同信号通路及miRNA和lncRNA相关基因的参与,构成了一个庞大而又复杂的网络调控图谱,每种调控因子间的相互促进及制约为毛囊的发生及循环提供了必要的保障。文章简述了人、羊及小鼠等哺乳动物毛囊形态发生、周期性循环及相关调控因子的研究进展,为更加全面地了解哺乳动物毛囊发育过程及调控机制提供了参考,同时对人工控制毛绒的周期生长进而提高毛绒产量和质量提供了思路。     

Effects of dietary Bacillus natto supplementation on growth performance and the growth‐related gene/microRNA expression in the skeletal muscle of grass carp (Ctenopharyngodon idella)

In this study, Bacillus natto NT was evaluated for use as a probiotic supplement in the feeds on the growth performance and the growth‐related genes' and microRNAs' (miRNAs) expression in the skeletal muscle of grass carp (Ctenopharyngodon idella). Grass carps (ave. wt. 43.96 ± 0.27 g) were fed diets supplemented with 1.87 × 10⁹ (Bn1), 3.73 × 10⁹ (Bn2), 5.60 × 10⁹ (Bn3), 7.47 × 10⁹ (Bn4) and 9.33 × 10⁹ (Bn5) B. natto NT cells per 100 g feed for 56 days. The control group (BnC) was not supplemented with the B. natto NT. The fish of Bn3, Bn4 and Bn5 groups displayed better growth performance and lower feed conversion ratio (FCR) than the other groups (P < 0.05). Compared with the fish of BnC group, miR‐1a, miR‐181a, miR‐23a and miR‐206 expressions increased (P < 0.05), and the myostatin and myocyte enhancer factor C (MEF2C) mRNAs were down‐regulated (P < 0.05) in the fish of Bn4 and Bn5 groups. The specific growth rate analysis and apparent expressional regulation of the growth‐related miRNAs and genes stimulated by B. natto suggest the potential application of B. natto in improving the growth performance on the grass carps.     

微小RNA在动物上的功能研究进展*

 微小RNA（miRNA）是一种长约22 nt的非编码RNA,通过与mRNA碱基互补配对来靶基因进行转录后调控。在众多多细胞生物中已经鉴别出数百种miRNAs,而且大多数在进化上高度保守。虽然绝大多数miRNAs的生物学功能还不清楚,但是预测结果显示miRNAs对人类30%的基因具有表达调控作用。随着研究的深入,不断知道miRNAs的功能及其作用机制。本文就microRNAs在动物上的作用机制及其功能的研究进展作一综述。     

摄食不同种类饵料的鲤肝脏组织miRNA表达谱分析及验证

MicroRNA(miRNAs)是一类长度为18-25nt的内源性非编码单链小RNA,参与细胞增殖与凋亡、免疫、脂肪代谢等过程。本试验以三组投喂不同类型饵料的鲤(Cyprinus carpio)肝脏为研究材料,通过HiSeq 2500深度测序技术和生物信息学分析miRNA,鉴定出235个已知miRNAs。三种饵料组共表达的差异miRNAs有13个,随机挑选5个miRNA并采用qPCR进行验证,表达趋势在qRT-PCR结果和RNA测序结果中高度相似;对13个共表达的差异表达miRNAs进行靶基因预测,共预测到靶基因530个。对预测靶基因进行KEGG通路分析,结果显示参与2-羰基羧酸代谢,糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成,柠檬酸循环(TCA循环)等通路的调节。本研究首次了解鲤摄食不同种类饵料的miRNAs表达特征,可以为深入了解miRNA对鲤摄食不同种类饵料过程的调控作用奠定基础。     

向日葵锈病抗性相关microRNA的挖掘及其靶基因预测

前期利用高通量测序技术及生物信息学分析方法，在向日葵上预测筛选到10个差异表达的新microRNA （miRNA）可能与锈病抗性相关。本试验利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术，对筛选到的10个miRNA做进一 步的定量验证。结果表明，相比于水处理的健康叶片(对照组A)，接种锈菌300生理小种的叶片中（抗病组B）HanmiR21 、Han-miR25、Han-miR42表达量呈上调趋势，Han-miR11、Han-miR34、Han-miR43、Han-miR47、Han-miR67 表达量呈下调趋势；接种锈菌737生理小种的叶片中（感病组C）Han-miR25、Han-miR42的表达量呈上调趋势， Han-miR11、Han-miR21、Han-miR34、Han-miR43、Han-miR47、Han-miR67表达量呈下调趋势。qRT-PCR的检测 结果与前期高通量测序结果80%相一致。利用miRanda软件预测靶基因，10个miRNA共预测到117个靶基因，其 中86个靶基因获得其生物信息学功能注释。运用miRBase数据库，对10个新预测miRNA进行同源性分析发现，新 预测的10个miRNA与拟南芥、烟草、水稻等作物中参与病害逆境胁迫响应的miRNA有较高相似性（62%～100%）。 定量检测和验证miRNA作用的靶基因时发现，抗病组表达量上调的Han-miR21对应的靶基因有1个下调、表达量 下调的Han-miR43对应的靶基因有3个上调，符合miRNA与其靶基因互作的规律。     

Effects of Dinotefuran on Brain miRNA Expression Profiles in Young Adult Honey Bees (Hymenopptera: Apidae)

Honey bees are important pollinators of wild plants and crops. MicroRNAs (miRNAs) are endogenous regulators of gene expression. In this study, we initially determined that the lethal concentration 50 (LC₅₀) of dinotefuran was 0.773 mg/l. Then, the expression profiles and differentially expressed miRNAs (DE miRNAs) in honey bee brains after 1, 5, and 10 d of treatment with the lethal concentration 10 (LC₁₀) of dinotefuran were explored via deep small-RNA sequencing and bioinformatics. In total, 2, 23, and 27 DE miRNAs were identified after persistent exposure to the LC₁₀ of dinotefuran for 1, 5, and 10 d, respectively. Some abundant miRNAs, such as ame-miR-375-3p, ame-miR-281-5p, ame-miR-3786-3p, ame-miR-10-5p, and ame-miR-6037-3p, were extremely significantly differentially expressed. Enrichment analysis suggested that the candidate target genes of the DE miRNAs are involved in the regulation of biological processes, cellular processes, and behaviors. These results expand our understanding of the regulatory roles of miRNAs in honey bee Apis mellifera (Hymenopptera: Apidae) responses to neonicotinoid insecticides and facilitate further studies on the functions of miRNAs in honey bees.     

微小RNA介导东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂的分子机制

【目的】通过对东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）纯化孢子与侵染意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂的东方蜜蜂微孢子虫的差异表达miRNA（DEmiRNA）及其靶mRNA进行系统分析,筛选、分析和探讨病原毒力因子和侵染因子相关的DEmiRNA及调控网络,在miRNA组学层面揭示东方蜜蜂微孢子虫对意蜂的侵染机制。【方法】利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对东方蜜蜂微孢子虫感染7 d和10 d的意蜂工蜂中肠和东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子（NcCK）进行深度测序,通过连续比对rRNA数据库、西方蜜蜂（Apis mellifera）基因组和东方蜜蜂微孢子虫基因组筛滤出处于侵染过程的东方蜜蜂微孢子虫（NcT1和NcT2）数据和东方蜜蜂微孢子虫孢子的测序数据。根据P≤0.05,|log₂ fold change|≥1的标准,通过比较分析筛选出各比较组中的差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）。通过相关生物信息学软件对DEmiRNA进行表达谱分析,靶mRNA预测及功能和代谢通路注释,以及调控网络的构建与分析。通过Stem-loop RT-qPCR验证DEmiRNA的差异表达趋势及测序数据的可靠性。【结果】NcCK vs NcT1、NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组分别包含164、122和60个DEmiRNA。Venn分析结果显示,3个比较组共有的上调和下调miRNA分别为5和6个。上述DEmiRNA分别预测出1 885、1 733和1 524个靶mRNA。这些靶mRNA分别注释到27、25和26个功能条目,其中注释数量最多的是新陈代谢进程、催化活性、细胞进程、结合和细胞。上述靶mRNA可分别注释到84、84和84条代谢通路,其中注释数量最多的是代谢途径、核糖体和次级代谢产物生物合成。此外,对于NcCK vs NcT1、NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2中的DEmiRNA,分别有35、26和12个靶向结合MAPK信号通路相关靶mRNA,分别有49、40和17个DEmiRNA靶向结合糖酵解/糖异生通路相关靶mRNA。进一步分析发现,东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA参与调控蓖麻毒素B凝集素、细胞凋亡抑制因子、极管蛋白和孢壁蛋白等病原毒力因子的基因表达,以及己糖激酶、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白和转录因子ste12等侵染因子的基因表达。【结论】通过对东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子与侵染意蜂工蜂的东方蜜蜂微孢子虫进行深入细致的miRNA组学分析和探讨,解析了病原侵染过程的miRNA差异表达谱,揭示了东方蜜蜂微孢子虫可能通过调节相应miRNA的表达水平对蓖麻毒素B凝集素、细胞凋亡抑制因子、极管蛋白和孢壁蛋白等毒力因子及己糖激酶、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白和转录因子ste12等侵染因子基因表达进行调控,从而适应宿主细胞内的环境并促进自身的增殖与侵染。     

miR-106-363基因簇在脊椎动物中的进化分析

microRNA（miRNA）是一类在真核生物体内广泛表达的非编码小分子RNA,在生物体生长、发育以及疾病发生等过程中都起着极其重要的作用。miR-106-363基因簇是一个高度保守的基因簇,编码miR-106、miR-18、miR-20、miR-19、miR-92和miR-363等6个miRNA。本文通过对miRBase数据库检索以及同源搜索的方法在16种脊椎动物中搜索到了miR-106-363基因簇。该miRNA基因簇在高等脊椎动物中高度保守,稳定存在。系统进化树分析表明,miR-106-363基因簇与miR-17-92基因簇有着共同的祖先,且在进化上miR-17-92基因簇有着更早的起源。     

花生荚果发育过程中的microRNA鉴定与表达分析

花生(Arachis hypogaea L.)是典型“地上开花、地下结果”的作物,为从转录后调控水平解析此独特的果实发育现象,本文应用small RNA测序技术研究荚果发育11个时期果壳及种子中的microRNA及其靶基因。通过测序分别获得212个已知的microRNA和112个新microRNA,其中,已知microRNA包括197个保守microRNA和15个花生特异microRNA,新microRNA来自62个新的microRNA前体序列。表达分析发现,67个microRNA及其靶基因在荚果发育的11个时期存在时空特异性表达,部分microRNA的表达量积累阶段性调节果壳与种子的发育,表明microRNA参与了花生荚果暗发育的整个过程。此外,对28个microRNA与30个靶基因进行荧光定量PCR验证发现,microRNA和靶基因的表达趋势与测序结果基本一致。本研究通过对花生荚果不同发育时期的果壳和种子进行small RNA测序,鉴定参与调控花生荚果膨大相关的microRNA,为研究黑暗条件下植物果实发育的调控机制与花生遗传改良奠定理论基础。     

Variation in the wheat AP2 homoeologs,the genes underlying lodicule development

The bread wheat genome harbors three homoeologs of the barley gene HvAP2, which determines the cleistogamous/non-cleistogamous flowering. The three homoeologs, TaAP2-A, TaAP2-B and TaAP2-D, are derived from the A, B and D genomes. The importance of lodicule swelling in assuring non-cleistogamous flowering in a range of wild and domesticated wheat accessions of varying ploidy level was established. Re-sequencing of wheat AP2 homoeologous genes was carried out to identify natural variation at both the nucleotide and polypeptide level. The sequences of wheat AP2 homoeologs are highly conserved even across different ploidy levels and no functional variants at the key miR172 targeting site were detected. These results indicate that engineering of cleistogamous wheat will require the presence of a functional TaAP2 modification at each of the three homoeologs.