小麦Glu-3位点基因拷贝数的变异分析

【目的】基因拷贝数变异是一种常见又重要的基因结构变异,往往影响个体表型。低分子量麦谷蛋白（low-molecular-weight glutenin subunit,LMW-GS）是小麦贮藏蛋白的主要组成部分,位于Glu-3位点。小麦作为异源六倍体,其庞大且复杂的基因组结构导致难以利用传统方法检测目的基因的拷贝数,针对小麦基因组,筛选可靠稳定的内参基因和体系,探索适合复杂基因组的拷贝数变异测定技术,测定Glu-3位点LWM-GS基因拷贝数。【方法】以Acc1为内参基因,根据基因序列设计内参引物和探针,通过定性和定量PCR测定内参基因在12个普通小麦品种中的拷贝数,分析该基因拷贝数在不同品种间的稳定性;又以小麦品种篙优2018的5个稀释浓度的基因组DNA为模板,利用qRT-PCR验证Acc1内参系统的重复性和准确性;根据Glu-A3位点LMW-GS基因序列设计特异性引物及探针,利用qRT-PCR和ddPCR 2种方法检测8个小麦品种Glu-A3位点基因拷贝数,比较后选择更优的高通量基因拷贝数检测方法;再根据Glu-B3和Glu-D3位点LMW-GS基因序列设计相应的特异性引物及探针,并利用ddPCR技术检测和分析了231份小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝数。【结果】Acc1在12个普通小麦品种间、同一品种5个DNA稀释浓度间的拷贝数测定结果一致,技术重复间的变异系数仅为0.07%—0.77%,所构建的Acc1内参系统稳定;比较qRT-PCR和ddPCR 2种拷贝数检测方法,8个品种所测的Glu-A3位点拷贝数结果一致,分别为3、5、3、4、3、3、3和3;且ddPCR检测重复间的变异系数为0.30%—1.67%,远低于qRT-PCR的3.14%—12.72%,更加可靠;利用ddPCR对231份普通小麦品种的Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点上LMW-GS基因拷贝检测后分析发现,大多数小麦品种在3个位点上的拷贝数为4,所占频率分别为51.95%、32.03%和28.57%,Glu-3位点总拷贝数变异范围为10—21,变异系数为16.12%。【结论】Acc1内参系统具有良好的稳定性和重复性,可以用作小麦Glu-3位点和其他目的基因拷贝数检测的内参;qRT-PCR和ddPCR均可用于小麦基因拷贝数的检测,但后者更稳定、可靠,且操作简单、检测通量高。     

脊尾白虾不同发育期mtDNA拷贝数变化特征分析

为了解脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)在不同发育期线粒体基因组(mtDNA)拷贝数的变化特征，本研究共采集其8个时期(受精卵期、溞状幼体Ⅰ期、溞状幼体Ⅱ期、溞状幼体Ⅲ期、溞状幼体Ⅳ期、溞状幼体Ⅴ期、仔虾期和成虾期)的DNA样品，利用TaqMan实时荧光定量PCR技术，对上述各发育期单个细胞中的mtDNA拷贝数进行了测定。检测结果显示，脊尾白虾受精卵期、溞状幼体Ⅰ期、溞状幼体Ⅱ期、溞状幼体Ⅲ期、溞状幼体Ⅳ期、溞状幼体Ⅴ期、仔虾期和成虾期的mtDNA拷贝数的均值分别为2366、2648、2644、2873、3559、9948、6452和8872。进一步统计分析结果显示，mtDNA拷贝数与发育时间存在正相关性，相关系数为0.83。研究表明，随着脊尾白虾不断生长，其单个细胞中mtDNA拷贝数总体呈上升趋势。     

蒙古马基因组拷贝数变异的研究

拷贝数变异(copy number variation,CNV)在人类和动物基因组中普遍存在,是重要的遗传变异资源。本试验利用比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)芯片对2匹蒙古马和1匹纯血马进行全基因组CNV检测,共检测到210个CNVs,长度6 109bp至571.87kb,平均值为37.81kb,中值为14.45kb。合并重叠的CNVs,共检测到70个CNV区域(CNV region,CNVR),大小从6 151bp至573.59kb,平均值和中值分别为38.93和14.45kb,总长度为6.19Mb。经CNV基因注释和功能分析发现,大部分基因与嗅觉受体活性、嗅觉感官知觉、化学刺激的感官知觉、识别和嗅觉传导等功能相关。对5个CNVRs进行qPCR检验,83.33%的qPCR结果与CGH芯片结果一致。通过对蒙古马基因组拷贝数变异的研究,证明CNV在马基因组中普遍存在,为揭示马基因组CNV与重要生物性状的关联性及品种改良奠定了基础。     

二甲酸钾对仔猪直肠内乳酸杆菌和肠杆菌的影响

为了研究二甲酸钾(potassium diformate,KDF)对仔猪生长性能、腹泻率和粪样菌群的影响,本试验选用28日龄断奶、体重在5~7 kg的(长×大)仔猪270头,随机分为3组:基础日粮组、抗生素组(基础日粮+16.6 mg/kg硫酸粘杆菌素,45 mg/kg吉他霉素,83 mg/kg喹乙醇)、KDF组(基础日粮+10 g/kg KDF),进行为期5周的试验。结果表明:KDF组体重分别比基础日粮组和抗生素组提高了9.9%和8.0%(P0.05),腹泻率显著低于基础日粮组和抗生素组(P0.05)。断奶后第1周,抗生素组直肠内容物中乳酸杆菌的含量显著低于基础日粮组(P0.05),KDF组和基础日粮组间无显著差异(P0.05);断奶后第1、2和5周抗生素组和KDF组直肠内容物中肠杆菌含量显著低于基础日粮组(P0.05)。以上结果提示:KDF比抗生素更有助于仔猪建立较健康的肠道细菌区系,从而减少仔猪腹泻,减少仔猪因腹泻而导致的生长性能下降。     

贵州地方猪品种毛色与KIT基因拷贝数之间的关联分析

为了研究KIT基因的拷贝数与贵州地方猪毛色之间的关系,本试验以黔北黑猪、柯乐猪、糯谷猪、香猪4个地方品种为试验材料,采用实时荧光定量PCR方法检测基因组中KIT基因的拷贝数变异,并与荣昌猪和大白猪2个白毛色猪品种相比较。结果显示,4个贵州地方猪种中,全黑/全棕毛色个体的KIT基因拷贝数以缺失为主,黑色带白斑个体的KIT基因拷贝数全部缺失,而棕色带白个体的KIT基因拷贝数增加、正常各半。大白猪的KIT基因拷贝数显著增加,荣昌猪KIT基因拷贝数以正常类型为主。表明大白猪的白毛色由KIT基因拷贝数增加决定,但荣昌猪的白毛色可能与KIT基因的拷贝数变异之间没有直接的联系;4个贵州地方品猪的全黑/全棕色毛色与KIT基因拷贝数的缺失有关,但柯乐猪和香猪中带白斑个体的KIT基因拷贝数并未增加,提示贵州地方猪品种的白斑毛色的形成机制有一定的特殊性。     

实时荧光PCR检测转基因大豆外源基因的拷贝数

快捷、准确地检测转基因植物中外源基因的拷贝数,是转基因生物育种的重要研究内容,具有较大的应用前景。本研究以7个抗虫BT(Bacillus thuringiensis)和抗草甘膦EPSPS-G10转基因大豆事件为材料,以SYBR Green I为荧光染料,利用实时荧光定量PCR方法,根据PCR反应获得的Ct值与起始模板数的对数值存在线性反比关系这一原理,建立了相关性系数在0.99以上的模板定量标线。通过目的基因与内参基因——大豆肌动蛋白编码基因ACTIN的起始模板量比较,估算出各株系的目的基因拷贝数。数据显示,株系1、2、3和4的2个基因均为单拷贝,株系6的2个基因均有2个拷贝,株系5和7的2个基因的拷贝数为3。利用Southern印迹方法对材料1~4的拷贝数进行验证,结果表明,两者的检测结果基本一致,证明实时荧光PCR检测法是大豆外源基因拷贝数检测中快速有效的方法。实时荧光PCR高效快速检测基因拷贝数,对于大规模转基因株系的外源基因拷贝数检测应用具有重大意义。     

拷贝数变异及其在畜禽中的研究进展

单核苷酸多态性一直以来都是很多分子生物学家研究的焦点。生物体基因组研究的核心内容是为了了解表型差异的分子遗传机制,但是要理解表型差异的分子基础就必须要对所有类型的变异有深刻的认识,而不仅仅是单核苷酸变异。拷贝数变异是指DNA 片段大小范围从kb到Mb的亚微观突变,由于很多拷贝数变异的片段足够大,包含了整个基因,因此,相对于单核苷酸变异它们更有可能影响生物体的健康。很多研究结果表明,特殊基因的拷贝数变异与表型差异有着显著的联系。作者阐述了拷贝数变异的概念,重点介绍了这种变异的形成机制和检测方法,并阐述了其在畜禽中的研究。     

建鲤基因组中一个ty3-gypsy反转录转座子的发现与分析

转座子是动植物基因组的重要组成部分,在前期研究中发现建鲤(Cyprinus carpio var.jian)基因组中存在一个ty3-gypsy反转录转座子类型的转座子,并将其命名为JRE转座子(Jian carp Retrotransposon,JRE)。为了研究JRE反转录转座子在建鲤基因组中的功能,采用PCR扩增、荧光定量PCR和原位杂交等方法对JRE转座子的特性进行了研究。JRE反转录转座子全长5126 bp,具有5?端470 bp和3?端453 bp长末端重复片段(long terminal repeat end,LTR),中间的开放阅读框(ORF)包括核心蛋白基因(gag)和酶基因区域(pol),其长度为4203 bp。pol基因具有典型的ty3-gypsy反转录转座子结构,基因顺序为PR-RT-RH-IN基因。对pol基因的同源分析表明,其与虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)、栉孔扇贝(Azumapecten farreri)、大堡礁海绵(Xiphophorus maculates)和斑剑尾鱼(Xiphophorus maculates)pol基因相似性分别为40.7%、40.0%、32.8%和30.1%,因此JRE可能属于JULE反转录转座子家族。采用实时定量PCR对JRE转座子在建鲤基因组内的拷贝数进行了测定,结果表明其拷贝数为124,同时对不同组织中的m RNA表达量的研究表明,JRE转座子在建鲤肝、肾、血、肌肉、性腺5种组织中均有表达,在肾和肝中表达量略高。染色体原位杂交结果表明,JRE转座子在建鲤的染色体上随机分布,没有明显的规律性。本研究表明,JRE转座子具有典型的反转录转座子结构,属于JULE转座子的分枝,在染色体上的分布不多,其转录活性并不是很高,对我们了解建鲤基因组构成和特点增加了知识储备,同时为利用转座子的活性进行转基因研究提供了一种新的途径和工具。