MSTN基因编辑牛肌肉转录组测序及生物信息学分析

为探究肌生长抑制素（myostatin,MSTN）基因对牛肌肉发育的具体调控机制,本研究选取同一牛场健康鲁西黄牛10头,其中通过转基因技术得到的基因编辑牛MSTN^-/-和同种非转基因野生型牛各5头。分别采集两组牛腿臀肌肉样品,利用IIlumina HiSeq高通量测序技术进行转录组测序分析,通过生物信息学方法比较两组样本间的差异表达基因,并进行GO和KEGG富集分析,最后利用实时荧光定量PCR验证转录组测序数据。结果显示,基因编辑型牛和野生型牛之间共检测到18 071个基因。在log₂|FoldChange|≥ 1.48条件下,筛选出406个差异表达基因,其中347个显著上调,59个显著下调。GO功能富集分析显示,MSTN基因编辑后显著影响915个功能类别（P<0.05）,差异基因主要参与结合、生物系统调节、免疫系统等相关功能。KEGG通路富集分析结果共涉及211个通路,差异基因主要富集在细胞黏附分子、趋化因子信号通路、细胞因子互作等信号通路上,进一步从中筛选出可能参与细胞生长、肌肉发育的差异基因（CD14、KIT、CSF1R、FBP1、DUSP4、ULBP21、PRKCB、SPN、CHAD、SRC）。实时荧光定量PCR检测结果显示,所选差异基因表达水平与转录组表达水平一致,证明测序结果的可靠性。本研究结果表明,MSTN基因发挥作用后可以介导多个下游基因表达,从而影响相关信号通路及生物学过程;同时,所筛选出的差异表达基因可作为进一步研究骨骼肌调控机制的候选靶标。     

鸡传染性支气管炎病毒SD060311株和GD080122(肾型)株的全基因组序列分析

通过对鸡传染性支气管炎病毒(IBV)分离株SD060311和GD080122(肾型)的基因组进行RT-PCR扩增和基因序列测定,结果表明其基因组大小分别为27 788 nt和27 407 nt,与已报道的IBV全基因组序列大小不完全一致,但基因组编码基因的顺序与已报道的IBV一致,均为5′cap-Replicase-S-3a-3b-3c-M-5a-5b-N-poly (A)3 ′.与已报道的IBV毒株和火鸡冠状病毒进行比较,绘制系统进化树,结果显示,SD060311和GD080122(肾型)分离株自成一支,与中国分离株BJ株和A2株的亲缘关系最近.本研究不仅丰富了冠状病毒的生物信息数据库,且为进一步研究IBV致病机理和变异机制等奠定了基础.     

6 个不同品种荔枝果肉内生细菌群落多样性的高通量测序分析

【目的】内生菌在植物生长发育中发挥重要作用,分析不同品种荔枝果肉内生细菌群落结构及多样性,挖掘和利用潜在荔枝内生菌种资源,为进一步研究荔枝与内生菌互作关系提供参考依据。【方法】以 6 个不同品种荔枝的果肉组织为材料,PCR 扩增 16S rDNA 的 V3~V4 区,利用 MiSeq 高通量测序技术分析果肉组织内生细菌在门、科、属和种分类水平上的群落组成及优势菌群,结合 Alpha 多样性分析评估内生细菌群落多样性。【结果】对 6 个品种荔枝果肉内生细菌 16S rDNA 的 V3~V4 区进行扩增,共获得 2 139 086 条序列,其平均长度为 376 bp。不同品种荔枝果肉内生细菌群落在相对丰度和多样性上无显著差异。在门分类水平,变形菌门为主要优势细菌门类,其次为放线菌门。在科、属和种分类水平上,不同品种荔枝内生菌群落结构相似,但相对丰度占比不同。差异菌群分析结果显示,假单胞菌属（Pseudomonas）、果胶杆菌属（Pectobacterium）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）和迪基氏菌属（Dickeya) 在优良品种‘鹅蛋荔’‘糯米糍’和‘观音绿’中显著富集,根瘤菌属（Bradyrhizobium）和变形菌属（Snodgrassella）只在‘鹅蛋荔’中富集。根据菌群相对丰度进行聚类分析,‘观音绿’‘糯米糍’和‘鹅蛋荔’的相似性更高。Alpha 多样性分析结果表明,6 种荔枝果肉内生菌群仅在丰度和多样性上存在差异,但未达到显著水平。【结论】该研究首次分析了 6 个不同品种荔枝果肉内生细菌的群落结构,并在优良荔枝品种中发现特有的微 生物类群富集现象,可为后续提升荔枝品质、开发利用内生菌提供理论依据和重要参考。     

中华蜜蜂酚氧化酶和丝氨酸蛋白酶相关基因 及其全长转录本发掘与分析

为深入开展中华蜜蜂相关研究提供参考信息和基础,利用已获得的纳米孔(Nanopore)测序数据对中华蜜蜂Apis cerana cerana的酚氧化酶(phenoloxidase, PO)和丝氨酸蛋白酶(serine protease, SP)相关基因和全长转录本进行发掘和分析。通过Blast工具将中华蜜蜂所有全长转录本比对KEGG和Nr数据库以筛选出PO和SP相关基因和全长转录本。采用gffcompare软件将PO和SP相关全长转录本与东方蜜蜂参考基因组(ACSNU-2. 0)已注释基因进行比较以优化结构。使用Astalavista软件鉴定PO和SP相关基因的可变剪接(alternative splicing, AS)事件,再利用IGV浏览器进行结构可视化。通过PCR验证AS事件的真实性。利用TAPIS pipeline预测和分析可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)位点,并通过TBtool软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因与146条转录本。优化了16个参考基因组已注释PO和SP相关基因的结构,其中5′端延长和3′端延长的基因均有7个,5′端和3′端同时延长的基因有2个。鉴定到PO和SP相关的10个基因的389次AS事件,其中最丰富的AS类型是5′端可变剪接。PCR结果证实了2次AS事件的真实性。共鉴定到34个PO和SP相关基因含有1个及以上的APA位点,其中含有3个APA位点的基因数量最多;在APA位点上游鉴定到多个motif,一致性序列为：GGHKSYWSHHTRATWTCNBHDMRRYWYRTNYTVACNGCKGCDCAYTGYR。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因和146条全长转录本,优化了东方蜜蜂参考基因组已注释的PO和SP相关基因结构,并发掘出PO和SP相关基因的389次AS事件和237个APA位点。     

氨氮与亚硝酸盐对吉富罗非鱼肠道菌群的影响

氨氮和亚硝酸盐是蛋白质的代谢副产物,水体中高浓度的氨氮和亚硝酸盐会显著抑制罗非鱼的免疫力。肠道微生物与鱼类的免疫息息相关,然而氨氮和亚硝酸盐是否影响罗非鱼的肠道微生物仍不清楚。本研究采用基于16S rDNA基因序列的高通量测序,研究了氨氮和亚硝酸盐对吉富罗非鱼肠道菌群的影响。结果表明,罗非鱼肠道微生物群落主要以变形菌门和放线菌门为主。氨氮和亚硝酸盐不改变罗非鱼肠道菌群的alpha多样性,但显著改变物种组成,其中Aurantimicrobium菌属在两种处理下比例显著降低。原核类群功能注释(FAPROTAX)分析表明,氨氮和亚硝酸盐胁迫导致的差异ASVs主要涉及化能异养、好氧化能异养、硝酸盐还原、脂肪族非甲烷烃降解、芳香烃降解和芳香族化合物降解。本研究通过了解氨氮和亚硝酸盐对罗非鱼肠道微生物的影响,为研究肠道微生物对罗非鱼免疫的影响奠定基础。     

围封、放牧、刈割对内蒙古典型草原土壤线虫群落的影响

为探讨围封、放牧、刈割对典型草原土壤线虫的影响,本文基于高通量测序确定土壤线虫群落组成,分析不同利用方式下土壤线虫群落差异及其表征的生态学意义。研究结果表明：围封、放牧、刈割处理下的线虫群落结构未呈现显著性差异,但在不同草地利用方式的影响下,土壤线虫在优势营养类群、生态学指数层面表现为有差异性的响应结果;与围封处理相比,放牧和刈割对草地生态系统产生一定干扰作用,这使得土壤线虫连通性和捕食关系有所减弱;刈割使温带典型草原土壤线虫群落的Shannon指数和均匀度指数显著降低,但有利于土壤养分富集。研究结果丰富了草地土壤线虫多样性和群落演变的研究内容,证实土壤线虫所指示的草地生态系统状况随着利用方式的改变而发生变化,为温带典型草原的草地恢复、可持续发展等不同阶段制定科学的草地利用方式提供参考。     

伊犁鹅产蛋前后各期卵巢转录谱的构建及卵泡发育相关基因的分析

【目的】构建产蛋前后各期伊犁鹅卵巢转录组文库,结合生物信息学分析揭示不同产蛋期伊犁鹅卵巢组织差异表达基因,并鉴定出影响鹅卵巢发育的关键基因,为伊犁鹅的繁殖调控提供理论参考。【方法】选择处于开产期（KL组）、产蛋期（CL组）及休产期（XL组）的伊犁鹅各4只,屠宰后取其卵巢组织,用于构建卵巢转录组文库。通过新基因挖掘、基因差异表达、基因注释以及蛋白互作网络分析筛选出与鹅卵泡发育相关的候选基因;随机挑选8个差异表达基因,应用实时荧光定量PCR验证其表达情况。【结果】伊犁鹅卵巢组织学结果表明,在开产期时,伊犁鹅卵巢表面有大量初级卵泡,而产蛋期卵巢则显示出卵泡的层级性,在休产期卵巢中可观察到卵泡出现向内凹陷、闭锁的现象。通过转录组测序（RNA-Seq）,从构建的12个伊犁鹅卵巢cDNA文库中获得有效读数57 811 186~85 328 377条,Q30值均>93.38%,每个样品所产的测序读数于鹅参考基因组上的比对率在82.79%~89.24%。在卵巢中注释的新基因共有1 112个,单核苷酸多态性（SNP）位点总数为1 642 273~2 425 069个;SNP和插入缺失（InDel）均主要注释于内含子区域;各时期的可变剪切类型主要集中为最后1个外显子可变剪切（TSS）及第1个外显子可变剪切（TTS）。在KL vs CL、XL vs CL及XL vs KL组中分别有337、1 136和525个差异表达基因,共有差异表达基因为α2A肾上腺素能受体（ADRA2A）、表皮蛋白（CP）、非转移性黑色素瘤糖蛋白B （GPNMB）及α-1-抗胰蛋白酶样（LOC106033756）。GO功能富集分析发现,差异表达基因主要富集在肽基酪氨酸磷酸化的正调控、细胞黏附及质膜外侧等过程。KEGG通路富集分析发现,差异表达基因主要显著富集于神经活性配体-受体相互作用、ECM-受体相互作用及类固醇生物合成等。结合蛋白互作网络分析,筛选到与鹅卵巢发育相关的潜在调控因子Bruton’s酪氨酸激酶（BTK）、血小板源性生长因子受体α（PDGFRA）、整合素β3（ITGB3）等。实时荧光定量PCR结果显示,RNA-Seq结果准确可靠。【结论】本研究揭示了产蛋前后各期伊犁鹅卵巢组织中的基因表达差异,筛选到影响伊犁鹅卵巢发育的神经活性配体-受体相互作用、ECM-受体相互作用、类固醇生物合成等重要通路与BTK、PDGFRA和ITGB3等关键候选基因,为了解鹅卵巢组织调控产蛋性能的分子机制提供了理论支撑。     

环青海湖地区两种引种禾本科牧草根际真菌群落对有机肥的响应

本研究以环青海湖地区引进的两种禾本科牧草'川草2号’老芒麦(Elymus sibiricus 'Chuancao No.2’)和'阿坝’垂穗披碱草(Elymus nutans 'Aba’)为研究对象,通过田间试验,采用ITS rDNA Illumina高通量测序技术和分子生态网络的方法,分析施用有机肥后两种牧草生长及根际真菌群落结构变化。结果显示,与对照相比,有机肥显著增加两种牧草的地上及地下生物量,降低牧草茎叶比(P<0.05);有机肥处理改变了土壤理化性质,提高全氮(TN)和有机碳(SOC)含量(P<0.05),降低土壤pH。土壤真菌群落结构表明：有机肥降低老芒麦根际主要优势菌和次要优势菌的相对丰度;提高披碱草根际赤霉菌(Gibberella)、内生真菌属(Preussia)相对丰度。RDA结构显示pH和SOC是驱动微生物变化的主要环境因子(P<0.01),有机肥添加重新构建了土壤真菌群落间的网络关系。高寒地区短期施加有机肥明显促进牧草生长,提高土壤肥力,改变微生物群落结构。     

生草对关中地区有机猕猴桃园土壤养分及细菌群落的影响

为探究不同生草模式对关中地区有机猕猴桃园土壤养分及细菌群落的影响,试验设置多年生黑麦草+毛苕子（Mode 1）、多年生黑麦草+草木樨（Mode 2）、多年生黑麦草+白三叶（Mode 3）及鼠茅草（Mode 4）,以自然生草处理为对照（CK）,观察草种生长特性、研究生草对果园耕层（0~20 cm）土壤养分影响,采用高通量测序法分析细菌群落结构。结果表明：鼠茅草越冬率最高,样地杂草株数最少。人工生草较自然生草有机质提高了6.46%~38.63%,以多年生黑麦草+毛苕子效果更为明显,且该处理提高土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性最为显著,分别为3.37、44.17和3.46 mg·d^-1·g^-1。同时,与自然生草相比,多年生黑麦草+毛苕子、多年生黑麦草+草木樨和多年生黑麦草+白三叶提高了土壤细菌群落的丰富度和多样性,多年生黑麦草+毛苕子存在最多差异显著的细菌分支。综上,关中地区有机猕猴桃园种植多年生黑麦草+毛苕子在一定程度上有助于提高土壤有机质及养分含量,改善土壤微生态环境。