单细胞测序对绒山羊毛乳头细胞的鉴定

【目的】 基于单细胞测序技术探究绒山羊毛乳头细胞标记基因,优化毛乳头细胞体外鉴定的方法,为研究绒山羊毛囊发生发育提供良好的细胞模型。【方法】 运用Seurat单细胞分析法分析陕北白绒山羊胚胎期60、90、120 d皮肤组织的单细胞测序数据。原始数据经质控、过滤、标准化后,采用UMAP方法进行数据降维与聚类分析。通过对比已报道的毛囊相关标记基因,获得完整绒山羊毛囊细胞类群谱系信息。通过基因差异表达分析,筛选绒山羊毛乳头细胞特异性标记基因。利用免疫荧光试验鉴定标记蛋白在绒山羊皮肤组织中的表达与分布情况,进一步筛选毛乳头区域特异性表达蛋白。体视镜下机械分离完整绒山羊毛囊,采用酶消化法分离绒山羊毛乳头区域并在体外培养至细胞分离,最终通过差速贴壁法纯化细胞。待毛乳头细胞纯度较高时,利用免疫荧光试验验证候选标记蛋白在分离细胞中的表达情况。【结果】 从单细胞水平分析了绒山羊毛囊发生过程中涉及的关键细胞转录信息,成功获得绒山羊皮肤中的17个主要细胞类群信息,鉴定出包括真皮细胞谱系、表皮细胞谱系、毛乳头细胞、毛干细胞、内根鞘细胞等绒山羊皮肤结构关键细胞类群,以及周皮细胞、巨噬细胞、肌肉细胞等其他功能细胞类群。筛选获得毛乳头细胞特异性基因427个,包括SOX2、FGF7、APOD、BMP3、HHIP、HEY2和SPON1等,这些基因在绒山羊毛乳头细胞中的表达丰度远高于其他细胞类型,被认为是毛乳头细胞特异性标记基因。组织免疫荧光试验进一步证明SOX2、FGF7与APOD等蛋白在绒山羊毛乳头区域内特异性表达,可用于皮肤组织中绒山羊毛乳头细胞的定位。此外,本研究在成功分离单根绒山羊次级毛囊的基础上,实现了绒山羊毛乳头区域的贴壁培养,成功观测到大量细胞从毛乳头区域逐步迁移分离的过程。细胞免疫荧光试验结果显示SOX2、FGF7与APOD均在绒山羊毛乳头细胞中表达,且SOX2阳性细胞约占毛乳头细胞总量的76%左右,而FGF7和APOD阳性细胞则占98%以上。结合绒山羊皮肤组织免疫荧光定位结果,SOX2、FGF7与APOD等标记可用于鉴定体外分离培养的绒山羊毛乳头细胞。【结论】 利用单细胞测序技术描述了绒山羊主要皮肤细胞的转录组信息,筛选出毛乳头细胞特异性表达基因。经免疫荧光试验证实,单细胞测序鉴定标记基因的方法简单高效,且具备较高准确率。筛选的SOX2、FGF7与APOD不仅为绒山羊毛乳头细胞体内定位提供了有效的标记,而且为多标记鉴定毛乳头细胞提供可能,更为进一步研究毛囊发育相关基因的功能及调控机制奠定重要基础。     

类胡萝卜素代谢途径基因变异导致园艺植物色泽差异的研究进展

类胡萝卜素是园艺植物中广泛存在的次生代谢物和色素物质,在植物生长发育和观赏价值中发挥重要作用。同时它也是高价值的天然活性物质,对人体健康有益。因此,类胡萝卜素的代谢调控一直是园艺植物的研究热点。类胡萝卜素组分和含量的差异是造成园艺植物色泽和营养成分多样性的重要原因之一,解析优质性状形成的分子机制是进行定向改良的前提和基础。目前,植物类胡萝卜素代谢途径已明确,大量研究表明代谢通路上基因的启动子和编码区变异是造成类胡萝卜素代谢多样性的关键因素之一。本文对园艺植物类胡萝卜素变异遗传机制的研究策略、启动子和编码区的变异类型及变异对类胡萝卜素代谢的影响进行综述,为园艺植物类胡萝卜素的定向改良提供理论依据。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因表达及对葡萄抗白粉病的影响

【目的】克隆中国野生毛葡萄（Vitis quinquangularis）‘丹凤-2’芪合酶（stilbene synthase）基因（STS）并研究其功能,为提高欧洲葡萄（V. vinifera）的白粉病抗性及品质提供依据。【方法】利用同源克隆法获得中国野生毛葡萄‘丹凤-2’芪合酶基因VqSTS9和VqSTS21,构建植物过表达载体;用无核白单芽茎段诱导出分生愈伤组织,作为农杆菌介导法遗传转化的受体材料,获得抗性植株,经过不同水平检测,确定转基因植株;对野生型和转基因植株叶片人工接种葡萄白粉病菌（Uncinula necator）,通过显微技术观察叶片受白粉病菌侵染后的情况,比较两者对白粉病的抗性;利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析野生型和转基因植株在自然条件和接种白粉病菌后STS及其相关基因的表达,用高效液相色谱法（HPLC）检测转基因植株中芪类物质的种类与含量。【结果】同源序列克隆得到VqSTS9（JQ868689）与VqSTS21（JQ868677）的cDNA序列,长度为1 179 bp。经PCR和Western blot检测,鉴定出过表达VqSTS9无核白植株4株和过表达VqSTS21无核白植株3株。显微观察发现,与野生型植株相比,转VqSTS9 和VqSTS21植株叶片上的菌丝生长较慢,表现出对白粉病的抗性。qRT-PCR结果表明,自然生长条件下,与野生型植株相比,转VqSTS9和VqSTS21植株STS的表达量提高,STS上游苯丙氨酸裂解酶基因（PAL）、下游白藜芦醇糖基转移酶基因（RSGT）、转录因子基因（MYB14、MYB15）的表达量均不同程度上升,而查尔酮合成酶基因（CHS）表达量降低;人工接种白粉病菌后,与野生型植株相比,转基因植株STS表达量显著上调。高效液相色谱分析表明,自然条件下,芪类物质主要以反式云杉新苷形式存在,转基因植株芪类物质的含量高于野生型植株;在接种白粉病菌诱导表达后,除了反式云杉新苷,还产生了反式白藜芦醇和葡萄素,即转基因植株体内芪类物质的种类和含量均有所增加。【结论】将VqSTS9、VqSTS21转入无核白后,转基因植株STS的表达量增高,芪类物质的含量与种类增加,并抑制白粉病菌的生长。因此,中国野生毛葡萄‘丹凤-2’携带的VqSTS9和VqSTS21能够增强欧洲葡萄对白粉病的抗性,‘丹凤-2’可用作葡萄抗病性育种的种质资源。     

基于SNP标记的小麦籽粒性状全基因组关联分析

【目的】籽粒性状是影响小麦产量的重要因素,通过对小麦籽粒性状进行全基因组关联分析,发掘控制小麦籽粒性状显著位点,为小麦籽粒性状的遗传改良研究提供理论参考。【方法】以在新疆种植的121份小麦为材料,利用小麦50K SNP芯片,对粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、籽粒周长和千粒重6个性状进行基于混合线性模型MLM（Q+K）的全基因组关联分析。【结果】在不同环境间6个籽粒性状均表现出广泛的表型变异,其中千粒重变异系数最大为13.91%—17.79%,各籽粒性状遗传力为0.85—0.90。多态性信息含量PIC值为0.09—0.38,最小等位基因频率MAF值为0.05—0.50。群体结构分析表明,试验所用自然群体可分为4个亚群。GWAS结果表明,共检测到592个与6个性状显著关联位点（P<0.001）,其中,涉及6个性状的29个SNP在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于1A（5）、1B（2）、1D、2A（5）、3B、5A、5D、6B（4）、6D、7B和7D（7）染色体上,解释9.3%—22.7%的表型变异。检测到6个与粒长稳定的关联位点,分布在1A、2A和7D染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异;检测到2个与粒宽稳定的关联位点,分布在3B和5D染色体上,解释9.6%—12.2%的表型变异;检测到6个与籽粒长宽比稳定的关联位点,分布在2A（2）、5A、7B和7D（2）染色体上,解释10.1%—19.4%的表型变异;检测到3个与籽粒面积稳定的关联位点,分布在1A、1B和1D染色体上,解释9.9%—18.2%的表型变异;检测到6个与籽粒周长稳定的关联位点,分布在1A（2）、2A、6D和7D（2）染色体上,解释9.3%—22.6%的表型变异;检测到6个与千粒重稳定的关联位点,分布在1B、2A和6B染色体上,解释9.7%—12.9%的表型变异。挖掘到5个控制小麦籽粒性状一因多效显著关联位点,分布在1A、2A（2）和7D（2）染色体上,解释9.9%—22.7%的表型变异。【结论】本研究材料遗传多样性丰富,在自然群体中共发现29个与6个籽粒性状在2个及以上环境中稳定显著的关联位点。     

基于BSA-Seq技术的甜瓜抗霜霉病InDel标记开发

目的 获得与甜瓜抗霜霉病基因连锁的分子标记或功能标记,用于甜瓜分子标记辅助选择育种。为进一步克隆甜瓜抗霜霉病主效基因奠定基础。方法 以野生高抗霜霉病资源DM-4和感病自交系DM-2为亲本,构建F₂代分离群体,利用BSA-seq对甜瓜抗霜霉基因进行QTL定位,开发InDel分子标记,并在双亲及其F₂群体单株进行筛选验证。结果 甜瓜抗霜霉病主效QTL位于第9号染色体。在候选区间开发了37个InDel分子标记,有9个PCR产物大小在抗、感双亲表现出差异,用F₂单株验证,结合田间表型鉴定结果,引物InDel 15和InDel 20准确率分别为95 %和98 %,引物InDel 15和InDel 20在抗病亲本中扩增产物大小分别为251和349 bp,在感病亲本中分别为231和324 bp。结论 引物InDel 15和InDel 20可以作为分子标记进行抗霜霉病辅助选育,加快了甜瓜抗霜霉病育种速度。     

白菜基因组导入芥菜的远缘杂交及后代分离偏向性

【目的】研究远缘杂交将结球白菜的A基因组导入包心芥菜,利用高分辨率熔解曲线(high-resolution melting, HRM)结合InDel标记辅助选择技术,筛选出保留白菜基因较多的回交后代,改良包心芥的结球性,丰富包心芥菜的种质资源。【方法】利用幼胚培养技术辅助6份包心芥菜与2份结球白菜进行远缘杂交和回交,选取20个InDel标记追踪白菜A基因组全部染色体,从192的BC₁单株中筛选出白菜A基因组标记占比较高的单株。田间调查筛选结球性近似结球白菜的单株。【结果】远缘杂交结合幼胚培养获得了9个种间杂种组合和14个BC₁群体。筛选并获得203个在全基因组分布均匀的可区分白菜与芥菜的HRM-InDel标记;利用20个InDel标记追踪192株BC₁单株的白菜基因,分离群体偏向传递白菜基因组,有54棵单株标记含量超过90%。【结论】幼胚培养技术可提高白菜与芥菜远缘杂交后回交的结实率,并可加快育种进程;筛选出了白菜基因组占比较高的组合和单株;分离群体明显偏向于传递白菜基因。     

Identification of Co-dominant SSR Markers Associated with Genes Controlling α′-and α-subunit-null β-conglycinin Phenotypes in Soybean (Glycine max (L.) Merr.)

Studies have shown that the three subunits of β-conglycinin are the main potential allergens of soybean sensitive patients.And β-conglycinin has adverse effects on nutrition and food processing.So solation and production of lines with lower β-conglycinin content has been the focus of recent soybean breeding projects.Soybean lines with deficiency in one or all subunits of β-conglycinin have been obtained.An effective and rapid system to identify such mutations will facilitate genetic manipulation of the β-conglycinin subunit composition.Here,two segregating F_2 populations were developed from crosses between Cgy-1/cgy-1 (CC),an α′-lacking line (Δα′),and DongNong 47 (DN47),a wild-type (Wt) Chinese soybean cultivar with normal globulin components,and Cgy-2/cgy-2 (CB),an α-lacking line (Δα),and DN47.These populations were used to estimate linkage among the cgy-1 (conferring α′-null) and cgy-2 (α-null) loci and simple sequence repeat (SSR) markers.Seven SSR markers (Sat_038,Satt243,Sat_307,Sat_109,Sat_231,Sat_108 and Sat_190) were determined to co-segregate with cgy-1,and six SSR markers (Satt650,Satt671,Sat_418,Sat_170,Satt292 and Sat_324) co-segregated with cgy-2.Linkage maps being composed of seven SSR markers and cgy-1 locus,and six SSR markers and the cgy-2 locus were then constructed.It assigned that the cgy-1 gene to chromosome 10 at a position between Sat_307 and Sat_231,and the cgy-2 gene to chromosome 20 at a position between Satt650 and Satt671.These markers should enable map-based cloning of the cgy-1 and cgy-2 genes.For different subunit-deficiency types[α′-null,α-null and (α′+α)-null types],the two sets of SSR markers could also detect of polymorphism between three normal cultivars and seven related mutant lines.The identification of these markers is great significance to the molecular marker-assisted breeding of soybean β-conglycinin subunits.     

栉孔扇贝×虾夷扇贝单对杂交子一代幼虫ISSR标记的分离方式

通过对栉孔扇贝Chlamys farreri×虾夷扇贝Patinopecten yessoensis正反单对杂交子一代幼虫进行ISSR(Inter Simple Sequence Repeats)标记,分析了双亲位点在杂交子一代中的传递分离方式。从20个ISSR引物中筛选出引物807和834进行扩增,正交家系和反交家系均统计了70条清晰稳定的扩增带。正交家系中双亲和F_1共有位点占总位点数的38.6%,仅由母本或父本传递给F_1的位点分别占总位点数的27.1%和21.4%。反交家系中双亲和F_1共有位点占总位点数的34.3%,仅由母本或父本传递给F_1的位点分别占总位点数的25.7%和22.9%,表明双亲的遗传物质皆传递给了F_1代,证实属间杂交成功。实验结果表明,两家系中F_1均偏向各自的母本。另外,在F_1中还出现了较高比例的非孟德尔分离位点和非亲位点。     

Comparative digestibility of low‐quality grass hay by two breeds of cattle differing in mature live weight

The digestive capacity of the Portuguese native breed of Barrosão cattle and the Holstein–Friesian breed was measured when fed meadow hay (72–74 g CP and 641–671 g NDF/kg dry matter), offered either alone or supplemented with soya bean meal (150 g/kg dry matter), at maintenance level. Four mature cows of each breed were used. Average initial live weight (LW) was 457 and 635 kg for the Barrosão and the Holstein–Friesian cows respectively. The organic matter digestibility (OMD) of the meadow hay was higher in Holstein–Friesian than in Barrosão cows (p < 0.08) whether supplemented or not. The neutral detergent fibre digestibility of the hay was also higher in Holstein–Frisian when the hay was fed alone (p < 0.08). The soya bean meal supplementation increased the OMD and the NDFD digestibility of the total diet (p < 0.05), but not the OMD digestibility of the hay (p > 0.05). The results obtained in this study suggest a higher ability to digest fibre in the large dairy breed than in the small native breed. This suggestion is also supported by previous findings with sheep breeds largely differing in mature live weight.     

玉米地方品种Glb1基因克隆及其遗传多样性分析

【目的】了解我国西南地区不同玉米地方品种的遗传多样性,为合理利用这些玉米种质资源提供参考。【方法】以西南地区12份玉米地方品种为材料,对Glb1基因片段进行克隆、测序及序列比对,分析其遗传多样性。【结果】12份玉米材料Glb1基因序列长度为1138-1149 bp,其序列一致性为96.21%。12份材料Glb1基因序列间存在较多的变异位点,大于等于3 bp的插入/缺失有8个,主要位于第81-84、122-128、161-164、368-371、428-442、668-680、966-976和1003-1011 bp。不同玉米地方品种材料间的遗传相似系数为96.50%-100.00%,平均为98.58%。根据聚类分析结果可将12份材料分为五大类,且来源于同一地区的玉米材料趋向于聚为一类。【结论】Glb1基因具有较高的保守性,所选材料间Glb1基因序列存在一定的遗传多样性,利用Glb1基因序列可作为鉴定不同玉米地方品种的一种理想分子标记。