猪基因组结构变异研究进展

结构变异（structural variation,SV）广泛分布在基因组中,并主要以缺失、插入、重复、倒位和易位的形式出现。SV可以通过不同的机制直接或间接影响基因剂量,从而导致畜禽的表型变异,甚至引起疾病。随着分子生物学的发展和新基因组技术的进步,SV在猪基因组的研究越来越多,主要包括繁殖性状、肉质性状、生长性状、毛色、疾病等。本文参考了国内外相关报道,对SV的定义、分类、形成机制、检测方法以及在猪基因组的研究进展进行综述,并对目前SV研究存在的问题提出了建议以及未来的研究趋势进行了展望。     

1株利用乳酸的猪源丁酸梭菌的分离鉴定及基因组序列分析

【目的】 研究1株利用乳酸的猪源丁酸梭菌的基因组信息。【方法】 采用厌氧培养法, 通过乳酸分解培养基(LADM)初筛、梭菌增殖培养基(RCM)复筛, 从饲喂乳酸菌发酵饲料的健康仔猪肠道内容物中分离利用乳酸快、丁酸转化率高的菌株, 对所筛选的菌株进行形态鉴定、16S rDNA序列分析、乳酸转化特性试验、基因组重测序和框架图测序, 并对其编码蛋白进行功能注释。【结果】 分离得到1株分离菌LY33, 基于形态和16S rDNA序列分析鉴定为丁酸梭菌。菌株LY33对乳酸具有较好的利用能力, 在生长第6天可将66 mmol的乳酸基本转化完全, 生成17 mmol左右的丁酸。LY33菌株的重测序表明, 其编码基因整体变异较小, 与参考基因组相比, LY33菌株全基因组杂合比率为0.022‰, 单核苷酸多态性(SNP)位点变异总数21 590个(占整个基因组0.4666%), 插入缺失(InDel)突变总和594个(占0.0128%), 不存在拷贝数变异(CNV), 结构变异(SV)注释的变异总数103个(占0.0003%)。突变基因主要为与菌株生长、能量代谢调节、维生素合成(特别是生物素)有关的基因, 分布于2条染色体的多条序列上。LY33菌株框架图测序及其编码基因蛋白的功能注释表明, 其基因组序列长度4 627 127 bp, GC含量28.60%, 含有4 171个基因, 编码区总长度占比84.12%, 参与了糖代谢(carbohydrate metabolism)、膜转运(membrane transport)和氨基酸代谢(amino acid metabolism)等多种代谢途径转化过程, 基因组中抗大环内酯类药物、抗杆菌肽、VanI糖肽抗性基因个数较多。【结论】 本研究从饲喂4%乳酸菌发酵饲料的健康仔猪肠道内容物中分离到1株利用乳酸快、丁酸转化率高的LY33菌株, 经鉴定为丁酸梭菌, 其具有良好的应用前景, 可作为一种新的微生物资源用于微生态制剂产品。     

基于选择信号分析揭示猪终端父本群体间性状趋同的关键基因

【目的】试验旨在揭示终端父本皮特兰猪与杜洛克猪在人工选择作用下重要经济性状呈现出表型趋同的基因组变化特征。【方法】利用376头皮特兰猪、451头杜洛克猪品系Ⅰ、841头杜洛克猪品系Ⅱ和497头杜洛克猪品系Ⅲ群体的50K SNP芯片数据,以100 kb窗口、50 kb步长计算综合单倍型评分(iHS)和等位基因频率差(△AF),分别取前5%作为猪群体内、群体间的基因组选择信号候选区域;利用bedtools分别对iHS、△AF按照左右200 kb进行合并,每2个群体间合并后的iHS、△AF统计量的重叠区域定义为性状趋同区域,并挖掘该区域与猪重要经济性状相关的平行选择信号。【结果】iHS结果显示,在皮特兰猪和杜洛克猪4个群体内共检测到5 112个选择信号候选区域,总长约487.51 Mb。基于△AF方法,于皮特兰猪和杜洛克猪每2个群体间共检测到9 579个选择信号显著区域,总长约913.50 Mb。基于合并后的iHS和△AF,共检测到52个性状趋同区域,总长约4.67 Mb,注释到88个与猪的繁殖、胴体和肉质等性状相关的平行选择候选基因。【结论】皮特兰猪和杜洛克猪群体间存在性状趋同的基因组选择区域有52个,平行选择信号主要涉及猪的繁殖、胴体及肉质等重要经济性状,这与瘦肉型猪种相同的育种方向相关,这些关键基因的发现可为后续商业猪品种遗传改良提供参考。     

吉林省西部复合农林业综合配套技术研究

通过对吉林省西部平原沙丘区地貌类型进行分类，提出了“容器覆土越冬法”等沙丘改造综合配套措施和5种复合农林业经营模式；筛选出适宜本省西部半干旱风沙区耐干旱耐瘠薄树种长白松、欧洲白榆、甘肃沙枣等6个品种，开展了生长发育、形态、生物量对干旱循环胁迫等适应性研究；应用地理信息系统解决了以县为单位的复合农林业系统分类、分区及调控技术，指出了前郭县复合农林业经营方向。     

香蕉束顶病毒基因组和编码蛋白的研究进展

香蕉束顶病毒是一直径约为18～20nm的等轴病毒粒子，基因组至少由6个组分组成。它们有3个共同区域：开放阅读框架、主要共同区和颈环共同区。这些组分编码的蛋白为：BBTV DNA—1编码了复制起始蛋白；BBTV DNA—2和BBTV DNA—6编码的蛋白功能未定；BBTV DNA—3编码病毒的外壳蛋白；BBTV DNA—4编码运动蛋白；BBTV DNA—5编码类成视网膜细胞瘤结合蛋白。     

犬细小病毒JL-M13株的分离鉴定及全基因组序列分析

将检测为犬细小病毒(CPV)阳性的病料经处理后接种F81细胞盲传3代并获得一株细小病毒,命名为JL-M13。应用重叠PCR技术从JL-M13中扩增出5条核苷酸序列,拼接后进行序列分析。结果表明,所获病毒核酸基因组大小为4 621bp,与其他犬细小病毒的基因相似性为98.2%~99.4%。系统发育树分析表明,JL-M13与CPV-2毒株(EF011664.1)相似率最高,与Type-2型犬细小病毒疫苗株相距较远。     

猪圆环病毒2型LN株初步分离与全基因组测序

为了解猪圆环病毒2型(PCV-2)在河南地区猪场的流行情况,采用常规方法对采集自河南省洛阳市某猪场病料中的PCV-2进行了分离,并对其全基因组进行了扩增、克隆和测序。结果表明,从患病仔猪的病料中分离到了1株PCV-2,命名为LN株,该毒株的全基因组序列大小为1 767 bp。该试验结果为从分子水平上揭示PCV-2的致病特性,开发PCV-2的相关疫苗和诊断产品奠定了基础。     

基于QBP-PID的履带式作业机全向调平控制研究

针对丘陵山区农业机械作业时的机身倾角变化大、工作品质和作业安全性差等问题,以履带式作业机为研究对象,设计了一种基于“3层车架”的液压全向调平系统,并提出了复合Q学习-BP神经网络-PID(QBP-PID)的全向调平控制策略。首先,给出了全向调平整机结构方案和工作原理,在此基础上,建立了包含全向调平系统的履带式作业机整机动力学模型。然后,针对PID控制参数难以整定的问题,通过BP神经网络对PID控制参数进行实时更新,并引入Q学习算法对神经网络连接权值进行在线更新,建立了全向调平复合QBP-PID控制器。仿真结果表明,QBP-PID控制下,20°横向调平时间为2.8 s, 25°纵向调平时间为3.2 s,相较于PID与BP-PID控制,减小了调平时间,并且未出现超调量。最后,进行横坡路面和纵坡路面的整机试验,与仿真结果相比,横向和纵向调平时间误差为0.6 s和0.4 s,且平地路面机身倾角小于1.5°,满足丘陵山区农业机械调平性能需求。     

金花菜与苜蓿属主要物种基因组SSR分布特征的比较分析

【目的】 分析金花菜基因组SSR序列的分布特征,并与苜蓿属主要物种进行比较,为金花菜SSR分子标记的开发提供理论依据。【方法】 利用MISA软件对金花菜、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿的高质量基因组进行搜索,比较分析搜索到的SSR序列分布特征。【结果】 在金花菜、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿的基因组中,分别筛选到195 753个,242 434个和390 496个完整的SSR序列,相对密度分别为428、564和478个/Mb,SSR序列的总长度分别为3 611 698、3 657 503和6 307 211 bp,占各自基因组序列总长度的0.79%、0.85%和0.77%。在1~6个不同核苷酸重复单元中,金花菜和蒺藜苜蓿的SSR序列均是单核苷酸重复单元最多,依次是二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸,而紫花苜蓿的六核苷酸重复单元多于五核苷酸重复单元。A、T、AT、TA、AG和TC是3种苜蓿共有的常见重复单元类型,金花菜基因组低片段长度的SSR比例高于蒺藜苜蓿和紫花苜蓿。【结论】 金花菜基因组SSR的分布密度低于蒺藜苜蓿和紫花苜蓿,重复单元类型较丰富,具有较大的多态性标记开发潜力。     

7种睡莲属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

以7种睡莲属植物叶绿体基因组为研究对象,分析其叶绿体基因组的密码子使用偏好性,探讨影响其密码子偏好性形成的主要因素。结果表明,7种睡莲叶绿体密码子使用偏好性相似,基因组序列富含A/T碱基,密码子第3位碱基以A/T结尾为主;有效密码子数（ENc）分别为40.14~61.00、40.14~61.00、40.55~57.61、39.77~57.61、39.55~57.30、39.56~61.00和40.10~61.00,均明显大于35,表明其密码子使用偏好性较弱。ENc-plot、PR2-plot和中性绘图分析表明,它们的叶绿体密码子偏好性形成受自然选择、碱基突变等多种因素共同影响,其中自然选择起主导作用。通过同义密码子RSCU值分析,发现以A/T结尾的高频密码子27个,以G/C结尾的低频密码子26个,进一步依据密码子RSCU和△RSCU值,最终确定出4个最优密码子。此外,基于7种睡莲叶绿体基因组密码子使用偏好特征RSCU值、CDS序列及其全基因组序列分别构建系统进化树,分析发现3种方法构建的物种间进化关系相似,均划分为2大分支,其中Nymphaea alba var.rubra、Nymphaea alba、Nymphaea ampla、Nymphaea capensis、Nymphaea jamesoniana和Nymphaea lotus划归第1分支,Nymphaea mexicana单独形成第2分支。研究结果进一步支持了物种内遗传关系与密码子使用偏好性之间存在一定关系。