三江黄牛全基因组数据分析

【目的】研究三江黄牛群体遗传多样性,从基因组层面讨论其群体遗传变异情况。【方法】提取50个体基因组总DNA,等浓度等体积混合,构建混合样本DNA池,利用CovarisS2进行随机打断基因组DNA,电泳回收长度500 bp的DNA片段,构建DNA文库。应用Illumina HiSeq 2000测序,最终得到测序数据。利用BWA软件将短序列比对到牛参考基因组(UMD 3.1),来检测三江黄牛基因组突变情况。SAMtools、Picard-tools、GATK、Reseqtools对重测序数据进行分析,Ensemb1、DAVID、dbSNP数据库对SNPs和indels进行注释。【结果】全基因组重测序分析共计得到77.8 Gb序列数据,测序深度为25.32×,覆盖率为99.31%。测序得到778 403 444个reads和77 840 344 400个碱基,比对到参考基因组(UMD 3.1)的reads为673 670 505,碱基为67 341 451 555,匹配率分别为86.55%和86.51%,成对比对上的reads数为635 242 898(81.61%),成对比对上的碱基数为63 512636 924(81.59%);共确定了20 477 130个SNPs位点和1 355 308个indels,其中2 147 988个SNPs(2.4%)和90 180个indels(6.7%)是新发现的。总SNPs中,鉴定出纯合SNPs989 686(4.83%),杂合SNPs19 487 444(95.17%),纯合/杂合SNP比为1:19.7。转换数为14 800 438个,颠换为6 680 058个,转换/颠换(TS/TV)为2.215。剪切位点突变SNP727个,开始密码子变非开始密码子SNP117个,提前终止密码子的SNP 530个,终止密码子变非终止密码子SNP88个。检测到非同义突变数为57 621,同义突变为83 797,非同义/同义比率为0.69。检测到非同义SNPs分布在9 017个基因上,其中发现567个基因与已报道的重要经济性状相符,肉质、抗病、产奶、生长性状、生殖等相关基因的数量分别为471、77、21、10、8个,其中包括功能相重叠的基因;indels数据中,缺失数量为693 180(51.15%),插入数量为662 148(48.85%),纯合indels数量为161 198(11.89%),杂合indels数量1 194 110(88.11%),大部分的变异都位于基因间隔区和内含子区;三江黄牛全基因组杂合度(H)、核苷酸多样性(Pi)及theta W分别为7.6×10~(-3)、0.0 039、0.0 040,说明其遗传多样性较为丰富。三江黄牛群体Tajima'D为-0.06 832,推测可能由于群体内存在不平衡选择所致。【结论】本研究为进一步分析与经济性状相关的遗传学机制和保护三江黄牛品种遗传多样性提供了基因组数据支持。     

西藏牦牛的RAPD遗传多样性及其分类研究

为了解西藏地区牦牛品种或类群的遗传多样性和亲缘关系,本研究从33个RAPD多态性引物中筛选出8个条带清晰且多态性丰富的引物对西藏地区的巴青牦牛、类乌齐牦牛、丁青牦牛、桑日牦牛、工布江达牦牛、江达牦牛、康布牦牛、桑桑牦牛、嘉黎牦牛、帕里牦牛、斯布牦牛等11个类群的核基因组DNA进行了RAPD分析,并用Nei氏标准距离和UPGMA聚类法分析了类群间的亲缘关系.结果表明:(1)西藏牦牛类群的遗传多样性指数变异范围在0,185 7～0.405 3之间,其中帕里牦牛最小(0.185 7),说明相对较纯,群体较整齐;而工布江达牦牛最大(0.405 3),显示该群体内部具有较多的遗传变异.(2)在11个类群中,其遗传多样性指数大小分别为:工布江达牦牛(0.405 3)＞江达牦牛(0.353 6)＞斯布牦牛(0.344 8)＞康布牦牛(0.342 8)＞嘉黎牦牛(0.332 3)＞桑日牦牛(0.282 3)＞巴青牦牛(0.279 3)＞桑桑牦牛(0.269 8)＞丁青牦牛(0.259 7)＞类乌齐牦牛(0.224 1)＞帕里牦牛(0.185 7),具有西藏东部牦牛类群遗传多样性相对较高,而西部牦牛类群遗传多样性相对较低的趋势,预示着西藏东部可能是牦牛的起源地之一.(3)遗传距离构建的分子聚类关系图表明:西藏11个牦牛类群可分为2大类,帕里牦牛(PL)为一类,其余10个牦牛类群为另一类.综上所述,西藏牦牛具有较丰富的遗传多样性,品种或种群内的遗传分化显著,这是西藏牦牛业持续发展和牦牛适应外界环境的遗传基础,是将来培养牦牛新品种或品系的重要基因资源;西藏牦牛品种可分为2大类群.     

牛脂肪组织中miRNA的研究进展

微小RNA(miRNA)是一种内源性非编码小RNA,主要通过与m RNA上2~8位核苷酸碱基互补结合使目标m RNA失去稳定性来发挥作用。大量研究表明,miRNA在牛的脂肪沉积与代谢,脂肪细胞的生成、增殖与分化过程中起着至关重要的作用。为此,文章从miRNA的合成、mi R-378调控脂质代谢、mi R-27b等其他转录因子对脂质代谢的调控、miRNA调控脂质代谢通路和在牛其他组织中的调控作用等5方面综述了牛脂肪组织中miRNA的研究进展,并对其在牛的生长发育、肉品质改良、脂肪代谢调节和牛营养水平均衡等方面的研究应用进行了展望,以期为miRNA在牛脂肪组织中的深入研究提供一定参考。     

西藏部分山羊群体线粒体DNA D-loop区遗传多样性及系统进化分析

为了探究西藏不同山羊群体的遗传多样性和亲缘关系,提取4个山羊群体DNA,扩增其mtDNA D-loop区,并测序。结果显示:西藏山羊群体mtDNA D-loop区长度在1 200～1 212 bp,各群体山羊D-loop区富含A、T碱基,共发现106个多态位点,分离出21个单倍型。西藏山羊群体单倍型多样性(Hd)和核苷酸多样性(Pi)分别为0.085 7～1.000 0,0.007 04～0.019 14,4个群体山羊碱基突变率高,表明西藏山羊的遗传多样性非常丰富。核苷酸歧义度、NJ系统进化树表明西藏山羊群体间有共同母系血源,部分支系母系起源于镰刀型角野山羊(Capra aegagrus)和捻角山羊(Capra falconeri),同时存在其他的母系起源,支持山羊品种内的多起源说。     

牦牛SMPX基因CDS区克隆及组织表达分析

本研究旨在克隆牦牛X染色体相关小肌肉蛋白(small muscle protein X-link,SMPX)基因的CDS区序列,分析该序列所编码蛋白的结构与功能,并检测SMPX基因在牦牛不同组织中的表达情况。运用RT-PCR技术扩增并克隆SMPX基因CDS区序列,分析其氨基酸序列相似性并构建系统进化树;通过在线软件对其理化性质、二级结构和三级结构进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR方法检测SMPX基因在牦牛右心室、臀大肌、肺脏和大脑4个组织中的表达情况。结果表明,牦牛SMPX基因CDS区全长515 bp,开放阅读框(ORF)长261 bp,编码86个氨基酸。牦牛SMPX氨基酸序列与野牦牛、水牛、家犬、人、白尾鹿德克萨斯亚种、绵羊、黑猩猩、藏羚羊、野猪的相似性分别为100%、97.7%、96.5%、96.5%、95.3%、95.3%、96.5%、94.2%和91.9%,说明其在不同物种间具有较高的保守性。生物信息学分析发现,SMPX蛋白是一种不稳定的亲水性蛋白,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,为膜内蛋白,无信号肽和跨膜蛋白;SMPX氨基酸序列共有4个磷酸化位点。亚细胞定位结果表明,SMPX蛋白的分布于细胞核(52.2%)、线粒体(43.5%)和细胞质(4.3%)。实时荧光定量PCR检测结果显示,SMPX基因在牦牛右心室中表达量最高,显著高于其他组织(P0.05)。本试验结果为深入研究SMPX基因在牦牛中的生理功能和调控机制提供了参考数据。     

MMP-2和MMP-9基因在牦牛肌肉组织的表达分析

采用RT-PCR和DNA重组技术克隆牦牛基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9基因CDS区,检测0.5岁、1.5岁和2.5岁牦牛臀大肌和心脏组织中表达水平,作生物信息学分析.结果表明,①牦牛MMP-2和MMP-9基因CDS区长度分别为1983 bp和2137 bp,二者编码的蛋白质均为酸性亲水蛋白,无跨膜结构、含有多个磷酸化位点和糖基化位点;MMP-2与MMP-9主要分布区域不同;MMP-2为非典型分泌蛋白;MMP-2和MMP-9蛋白二级结构均以无规则卷曲为主;②牦牛MMP-2和MMP-9蛋白中甘氨酸、天冬氨酸和亮氨酸含量较高,此为牦牛肉质鲜美原因之一;③牦牛MMP-2和MMP-9基因序列与其他物种比对后,发现牦牛与黄牛亲缘关系最近,显示这两个基因可用于动物系统进化研究;④牦牛MMP-2和MMP-9基因在牦牛臀大肌和心脏组织中表达水平与年龄增长呈正相关.臀大肌组织免疫组化结果显示,MMP-2和MMP-9蛋白表达趋势与基因表达趋势相似,表明明胶类酶MMPs可能是肉质随年龄增大而改变的原因之一.     

LncFAM200B对牦牛肌内前体脂肪细胞脂质沉积的影响

【目的】拟通过腺病毒介导的超表达及siRNA干扰试验,分析lncFAM200B对牦牛肌内脂肪细胞脂质沉积的影响,为解析lncFAM200B对牦牛肌内脂肪细胞脂质沉积的调控机制奠定基础。【方法】采集牦牛背最长肌组织,采用酶消化法和差速贴壁法分离牦牛肌内前体脂肪细胞;构建包装lncFAM200B超表达腺病毒,设计合成其siRNA干扰序列;通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析lncFAM200B超表达与干扰后脂肪分化标志基因PPARγ、C/EBPα、AP2,lncFAM200B潜在靶基因SIRT1、PTEN的表达水平;采用油红O染色、甘油三酯（TAG）测定、CCK-8检测等方法检测细胞内脂滴沉积情况、甘油三酯含量变化及细胞增殖情况。【结果】从牦牛背最长肌成功分离获得肌内前体脂肪细胞;lncFAM200B超表达后,脂肪分化标志基因C/EBPα、AP2表达量显著升高（P<0.05）,随着诱导分化时间的增加,lncFAM200B潜在靶基因SIRT1表达量呈先降低后升高的趋势,PTEN表达量呈现先增高后降低趋势;细胞脂滴沉积显著增加（P<0.05）,且胞内形成较大脂滴;超表达4 d后,细胞内甘油三酯含量显著增加（P<0.05）。干扰lncFAM200B可显著降低脂肪分化标志基因PPARγ、C/EBPα、AP2的表达水平（P<0.05）,降低细胞脂肪沉积,且诱导分化第6天细胞内甘油三酯含量显著降低（P<0.05）;干扰lncFAM200B后其潜在靶基因SIRT1呈现先升高后降低的表达趋势,PTEN则相反。CCK-8增殖实验表明,lncFAM200B超表达72 h后,细胞增殖效率显著降低（P<0.05）,而干扰lncFAM200B后72 h后细胞增殖效率显著增强（P<0.05）。【结论】lncFAM200B可能通过影响脂肪分化标志基因C/EBPα和AP2,脂肪合成相关基因SIRT1和PTEN的表达从而影响牦牛肌内脂肪沉积,但其具体机制还需要进一步研究。     

玉树牦牛与四个牦牛群体线粒体DNA D-Loop区遗传多样性分析

利用线粒体DNA标记方法从分子水平上研究牦牛的遗传多样性。根据牦牛线粒体DNA(mtDNA)序列设计引物,扩增出长度为1 000 bp左右的片段,序列对比分析。结果表明:mtDNA D-Loop区长度为945 bp,共发现变异位点127个,单倍型71个,单倍型多样度(Hd)为0.909±0.016,核苷酸多样性(pi)为0.082;其中玉树牦牛发现变异位点74个,单倍型27个,单倍型多样度(Hd)为0.885±0.034,核苷酸多样性(pi)为0.0134;申扎牦牛单倍型多样度、核苷酸多样性和平均核苷酸差异数均最高;5个牦牛群体D-Loop区序列具有一定的A/T碱基偏好性。玉树牦牛不遵循中性进化(P0.05),其余4个牦牛群体符合中性进化(P0.05);玉树牦牛与类乌齐牦牛和帕里牦牛的遗传距离较近(0.023、0.018),申扎牦牛与斯布牦牛的遗传距离最远(0.533)。发现玉树牦牛与其余4个群体的牦牛在同一个分支。斯布牦牛和申扎牦牛群体出现两个分支,说明玉树牦牛在进化的过程中可能不存在相互交流的情况。     

牦牛肌内脂肪沉积影响因素及相关基因研究进展

肌内脂肪含量是牦牛肉品质的主要决定因素之一,可通过改变肌内脂肪含量有效改善牦牛肉品质.肌内脂肪的沉积受品种、性别、营养、环境等诸多因素影响,目前对于肌内脂肪沉积相关基因和营养方面的研究较多,但环境和性别因素对肌内脂肪沉积的影响则研究较少.本文主要对影响牦牛肌内脂肪沉淀的因素和牦牛肌内脂肪沉积的相关基因进行综述,旨在为牦...     

牦牛FSHR基因5′端部分序列克隆及生物信息学分析

利用PCR和T-A克隆技术,测定了麦洼牦牛和杂种犏牛的FSHR基因5′端侧翼区和第1外显子的核苷酸序列,并运用BLAST、DNAMAN、Clustal等生物信息学软件与其他物种的相应序列进行了同源性比对分析,为牦牛FSHR基因结构、犏牛雄性不育、牦牛遗传多样性,以及FSHR基因与牦牛的繁殖、产肉、产奶性状相关分析提供了理论基础。结果表明:牦牛和犏牛FSHR基因5′端侧翼区长度为970bp,普通牛、羊和猪的该序列长度分别为970、973和981bp,序列长度差异较小;序列突变以碱基替换为主,牦牛与犏牛、普通牛、羊及猪的核苷酸序列一致性分别为99.4%、99.3%、98.2%、96.9%,一致性较高,为同源基因。聚类分析中牦牛与犏牛首先相聚,再依次与普通牛、羊、猪聚在一起。根据核苷酸序列推测,氨基酸组成分析显示,牦牛和犏牛的该蛋白疏水性,蛋白的亲水性和稳定性较差,为不稳定的脂溶性蛋白;二级结构主要以α螺旋和随机卷曲为主。