牦牛KDM4A基因克隆、组织表达谱及其在卵母细胞和颗粒细胞中的表达

本研究旨在阐明牦牛KDM4A基因的表达特性及其在牦牛卵母细胞和颗粒细胞中的作用。采集牦牛心、肝、脾、卵巢、肺、肾、睾丸、小肠、子宫、胃、大脑组织,以GenBank上已发布的黄牛KDM4A基因序列设计引物,利用RT-PCR方法扩增克隆牦牛KDM4A基因及检测其在牦牛各组织中的表达谱,并使用在线软件ExPASY分析KDM4A基因的结构和功能。采用实时荧光定量PCR法检测牦牛不同时期卵母细胞和颗粒细胞中KDM4A基因的表达水平。结果表明,本研究克隆得到牦牛KDM4A基因3 289bp的cDNA序列。牦牛KDM4A核苷酸序列与其它哺乳动物的遗传距离较近,表明KDM4A基因在进化中较为保守。牦牛KDM4A基因CDs区为3 201bp,编码1 066个氨基酸残基,相对分子质量122.48ku。KDM4A蛋白为亲水不稳定的酸性蛋白,无跨膜区和信号肽,二级结构主要包含α-螺旋和无规卷曲,与三级结构分析结果一致。KDM4A基因在所选牦牛组织样本中均有表达,其中在卵巢、脾和睾丸中表达量最高。牦牛KDM4A mRNA在MII期颗粒细胞中表达量显著高于在MI期和GV期颗粒细胞中的表达量(P0.05),GV期卵母细胞中,KDM4A mRNA的表达水平显著高于在MI期和MII期卵母细胞中的表达量(P0.05)。综上表明,本研究成功克隆了KDM4A基因及其在牦牛卵母细胞和颗粒细胞成熟过程中mRNA表达水平的差异,表明KDM4A基因在卵母细胞及颗粒细胞成熟过程中发挥一定作用。     

糖对牦牛卵母细胞体外成熟及其发育能力的影响

试验旨在研究不同种类、不同浓度的糖对牦牛卵母细胞体外成熟和发育能力的影响,进一步探索和优化牦牛卵母细胞培养体系,提高卵母细胞体外成熟和胚胎生产效率。在牦牛卵母细胞成熟液中添加不同浓度（0、5和10 mmol/L）的葡萄糖或蔗糖,培养24 h或预培养2 h后移入无糖培养基中继续培养22 h,统计卵母细胞体外成熟率及体外受精（IVF）后的胚胎卵裂率和囊胚率。结果显示,与对照组（0 mmol/L）相比,5和10 mmol/L葡萄糖组牦牛卵母细胞核成熟率和体外受精胚胎卵裂率均显著提高（P<0.05）,10 mmol/L葡萄糖组的囊胚率最高,且与对照组相比差异显著（P<0.05）。添加10 mmol/L蔗糖可以显著提高牦牛卵母细胞核成熟率（P<0.05）,但胚胎囊胚率与对照组相比差异不显著（P>0.05）。此外,用10 mmol/L葡萄糖预处理牦牛卵母细胞后其核成熟率、胚胎卵裂率和囊胚率最高,且均显著高于对照组（P<0.05）。由此可见,糖对牦牛卵母细胞体外成熟和发育有一定的影响,在成熟过程中添加适当浓度的糖能提高卵母细胞成熟率及体外受精胚胎发育能力。     

KDM2B基因克隆及其在牦牛组织和卵母细胞减数分裂过程中的表达研究

本研究旨在克隆牦牛组蛋白去甲基化酶2B(Lysine-specific histone demethylase 2B,KDM2B)基因,检测其在牦牛不同组织及其在卵母细胞减数分裂过程中的表达水平,从而为研究KDM2B基因在牦牛减数分裂中的作用机制提供试验依据。牦牛屠宰后,采集心、肝、脾、肺、肾、脑、小肠、胃、肌肉、卵巢、睾丸和子宫组织样品,分别提取各个样本的总RNA。另选择3~5周岁的健康牦牛,采集卵巢后,抽取卵丘-卵母细胞复合体(Cumulus-oocyte complex,COCs),透明质酸酶作用后,获得卵母细胞和颗粒细胞,利用RT-PCR扩增得到KDM2B基因CDS区序列,实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测KDM2B基因在不同组织中的表达水平。体外培养获得GV、MI、MII 3个时期COCs,用qRT-PCR法检测KDM2B基因在卵母细胞减数分裂过程中的表达规律。结果表明,KDM2B基因CDS区长为3 930bp,编码1 309个氨基酸,与牦牛已有预测序列相比,属于长型转录本。与牛、绵羊、山羊的同源性较高,与斑马鱼和鸡的同源性较低。KDM2B基因在牦牛的各个组织中均有表达,其中脾、子宫、睾丸和卵巢的表达量较高。在MI期卵母细胞中,KDM2B基因的表达水平显著高于GV期和MII期(P0.01)。在卵丘颗粒细胞中,KDM2B基因的表达水平随减数分裂的进行而显著增加(P0.01)。本研究为进一步研究牦牛卵母细胞减数分裂机制及改善牦牛繁殖效率提供基础资料。     

人工感染沙门菌牦牛脾中相关差异表达基因筛选

旨在从基因组转录水平解析牦牛抗沙门菌感染相关免疫基因及其调控网络。以牦牛沙门菌为模式病原体,以牦牛为研究对象,在12、24、48h三个不同时间段利用RNA-Seq测序技术对感染牦牛的外周免疫器官脾进行转录组测序。通过比较分析三个时间段感染牦牛和健康牦牛转录组数据,筛选出差异基因,然后对这些差异基因进行GO、KEGG功能分析,并进行共表达网络分析。结果共筛选出413个差异基因,其中185个表现为上调,228个表现为下调,GO分析显示,与生物过程相关的类别比例最大,其中最为富集的是细胞过程、代谢过程、生物调节、生物过程的调控及单一有机体过程。KEGG分析显示,各时间段富集前20的通路中,与感染、免疫相关的通路占有较大比例,这些通路涉及的差异基因主要为趋化因子。WGCNA分析显示,处于网络枢纽的基因共66个,处于网络中心的基因是SCOC和NOCT。本研究在组学层面上探讨了牦牛脾细胞与沙门菌的分子互作机制。     

牦牛CCND2基因的克隆及其在不同发情时期卵巢中的表达

【目的】研究牦牛细胞周期蛋白D2(Cyclin D2,CCND2)基因序列特征及其在牦牛不同发情时期卵巢中的表达。【方法】以牦牛为研究对象,提取卵巢的总RNA进行反转录为第一链c DNA,根据Gen Bank中黄牛CCND2的m RNA序列(Gen Bank登录号:NM_001076372.1),使用Primer 5.0软件设计引物。应用PCR方法对CCND2基因扩增克隆,并测序获得CCND2基因完整的CDS区序列及部分5′端和3′端UTR区。使用Protparam、SOPMA、SWISS-MODEL及SMART分别对牦牛CCND2蛋白的理化性质、二级结构、三级结构及结构域进行预测分析,并进行同源性分析和系统进化树构建,利用半定量PCR方法对CCND2基因在牦牛各组织中的表达进行检测;同时采用实时荧光定量PCR技术分析CCND2基因在牦牛不同发情时期(卵泡期、红体期、黄体期)卵巢中的相对表达量。【结果】克隆获得牦牛CCND2基因序列为909 bp,其中包含可编码289个氨基酸残基的长为870 bp的CDS区。与黄牛相比,牦牛CCND2的CDS区存在5个碱基突变,导致其中一个氨基酸改变。牦牛CCND2基因CDs序列与野牦牛、黄牛、印度水牛、绵羊、野猪、马、家犬、猫、人类的进行比对同源性分别是99.54%、99.31%、99.31%、98.16%、94.81%、90.46%、90.80%、91.49%、88.62%,物种之间同源性较高,与进化树分析显示的亲缘关系远近一致,表明CCND2基因编码区在进化中较为保守。对CCND2蛋白预测分析知牦牛CCND2基因编码蛋白的分子式为C1445H2315N377O440S18,相对分子质量约为32.59k D,理论等电点为4.75,总平均亲水性为-0.107,不稳定指数为44.56,属亲水不稳定的酸性蛋白,该蛋白无跨膜区和信号肽;二级结构主要包含α-螺旋和无规卷曲,且与三级结构分析结果一致。蛋白含位于第26—152位氨基酸处的Cyclin_N和位于第154—257位氨基酸处的Cyclin_C两个结构域。CCND2基因在牦牛各组织中均有表达,其中在胃、卵巢和脑中表达相对较高;q RT-PCR结果显示在牦牛不同发情时期卵巢中CCND2 m RNA均有表达,且卵泡期卵巢中的表达水平最高(P0.01),在红体期和黄体期卵巢中表达水平无差异(P0.05)。【结论】成功获得了牦牛CCND2基因的CDS区全长序列和组织表达谱,对其进行生物信息分析及蛋白功能结构分析为该基因在牦牛繁殖调控中的进一步研究提供理论依据;在牦牛不同发情时期卵巢中CCND2m RNA表达水平存在差异,可能与卵泡发育过程中颗粒细胞增殖分化、卵泡发生波及卵巢内分泌有关,为进一步研究牦牛卵巢发育机制及改善牦牛繁殖效率提供了基础资料。     

牦牛KDM2A基因克隆及其在不同组织和减数分裂进程的表达

组蛋白去甲基化酶(histone demethylase,KDM)2A是细胞周期基因表达所必需的调控分子。为了研究牦牛(Bos grunniens)KDM2A基因的结构和功能,并进一步分析该基因在不同组织及卵母细胞减数分裂进程中的表达模式,本研究首先克隆获得牦牛KDM2A基因序列全长3 546 bp,包括完整的开放阅读框3 489 bp,编码氨基酸1 162个(Gen Bank登录号:MH345760)。牦牛KDM2A基因与其他物种的相似度与构建的系统进化树结果一致。牦牛KDM2A蛋白分析显示,其理论分子质量为132.7 k D,理论等电点为7.59,不稳定指数52.73,总平均亲水指数-0.587。KDM2A蛋白氨基酸序列中存在117个磷酸化位点,6个N-糖基化和2个O-糖基化位点;二级结构包括无规则卷曲、α螺旋和β折叠。KDM2A蛋白含有cupin超家族jumonji-C(Jmj C)结构域、锌指(CXXC zinc finger,ZF-CXXC)结构域、植物同源域(plant homeodomain,PHD)、F-盒蛋白(F-box,FBOX)结构域和有丝分裂相关蛋白(antagonist of mitotic exit network protein 1,AMN1)结构域,不含跨膜结构域和信号肽,主要在细胞核发挥生物学功能。KDM2A mRNA在子宫、脾脏和卵巢的表达量较高,极显著高于其他组织(P0.01);KDM2A mRNA在卵母细胞减数分裂过程中均表达,其中MⅡ期的表达量极显著高于GⅤ期和MⅠ期(P0.01),GⅤ期KDM2A的表达水平高于MⅠ期,但差异不显著(P0.05)。本研究成功克隆了牦牛KDM2A基因序列,并明确其在组织和卵母细胞减数分裂进程中的表达模式,为深入探讨KDM2A基因在牦牛卵母细胞减数分裂进程中的作用机制提供了基础资料。     

牦牛PLIN2基因的克隆及其在卵巢不同发情阶段的表达

试验旨在研究牦牛PLIN2基因的序列特征和表达特性,并分析其表达与不同发情时期的卵巢的相关性。根据GenBank中已知的普通牛序列,设计克隆引物,经RT-PCR扩增得到牦牛PLIN2基因序列。RT-PCR检测PLIN2基因在各个组织中的表达量,实时荧光定量PCR分析卵巢不同发情时期的表达量。结果表明,牦牛PLIN2基因的编码区长为1 353 bp,共编码450个氨基酸,为无跨膜结构的非分泌蛋白。与GenBank中已知的普通牛序列同源性达到99.4%,表明PLIN2基因在进化过程中相当保守。在牦牛的各个组织中PLIN2分布广泛,但不同组织中的表达有差异,卵巢、乳腺、胃和肾脏中相对较多,而肺脏中几乎没有表达。实时荧光定量PCR结果显示,在卵巢的不同发情时期PLIN2都有表达,且在黄体期的表达量最高,表明PLIN2基因在牦牛发情周期中起着不可忽视的作用。