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。     

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。     

碳酸钙和根际作用对酸性红壤解磷微生物丰度的影响

选用玉米品种郑单958为试验材料,设置不添加碳酸钙(CK)、每千克土添加0.3g碳酸钙(Ca-0.3)和0.5g碳酸钙(Ca-0.5)3个碳酸钙处理,以相应处理未种植物土壤为非根际对照土壤,研究了碳酸钙和根际作用对酸性红壤磷酸酶活性及解磷微生物相关功能基因phoC和phoD丰度的影响。结果表明:碳酸钙添加能有效改善玉米生长,促进地上部氮、磷、钾和钙的吸收。土壤酸性磷酸酶(ACP)活性显著高于碱性磷酸酶(ALP)活性,表明酸性土壤中ACP在矿化有机磷方面占主导地位。根际土壤ACP、ALP活性和phoD基因拷贝数均显著高于非根际,而仅Ca-0.5处理ALP活性和phoD基因拷贝数显著高于CK,说明根际效应强于碳酸钙处理。phoC基因拷贝数与土壤铵态氮、硝态氮含量存在显著相关性,ALP活性和phoD基因拷贝数与土壤pH及铵态氮、硝态氮、有效磷、交换性钙含量均存在显著相关性。可见,碳酸钙和根际作用均影响酸性土壤解磷微生物功能和丰度,但根际效应更加明显,这些作用与土壤理化因子的改变密切相关。     

芸薹属作物油酸脱饱和酶基因（FAD2）拷贝数和序列变异分析

利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)脂肪酸合成途径中的油酸脱饱和酶(FAD2)基因序列的保守区设计PCR引物，对芸薹属(Brassica)作物3个基本种和3个复合种进行了标记，并且克隆了白菜(B．rapa ssp．peldnensis)、甘蓝型油菜(B．napus)和埃塞俄比亚芥菜(B．carinata)三种作物的PCR产物，对FAD2基因部分序列进行了分析。研究结果表明，拟南芥和芸薹属作物基因组中具有1～2个拷贝的FAD2基因，所测定的芸薹属FAD2基因序列与拟南芥FAD2之间高度同源，它们所编码的氨基酸序列的同源性达88．7％～98．8％。这些序列与其它植物的FAD2对应位置的氨基酸序列同源性较低，从50．0％～86.0％。研究结果为探讨芸薹属作物之间的进化关系提供了一定的分子水平证据。     

拷贝数变异在畜禽中的研究进展

拷贝数变异（copy number variation,CNV）具有多种形式的变异结构,在品种多样性、生物进化和疾病相关性等研究中起着重要作用,并具有片段长度大、覆盖范围广等特点。随着分子生物学的发展及DNA测序技术的日渐成熟,人们对遗传变异的研究不断向DNA分子水平深入,多态性标记在畜禽育种中已逐渐成为动物育种研究的趋势和主流。由于CNV对基因的调控和表达所造成的影响更为显著,因此,CNV在重要畜禽中的研究越来越多。目前,已检测出大量有关畜禽重要经济性状的基因序列变异,并有许多研究均表明CNV与动物的重要经济特征及疾病的发生有关。笔者主要通过参考国内外相关的研究报道,简述了CNV的相关研究背景、概念、突变机制,归纳总结了CNV对牛、羊、猪、鸡的经济性状、繁殖性状和疾病调控的影响,以期通过对这些重要畜禽的基因组学研究揭示其适应性遗传机理和表型性状差异的遗传基础,开发相应的分子遗传标记,为畜禽的标记辅助选育提供理论基础。     

母源抗体对感染PCV2仔猪体内病毒变化和免疫反应的影响

将16头断奶仔猪随机分成两大组即直接感染组和间接感染组,再将每大组用ELISA测抗体水平并排序分成两小组,即高抗体水平的4头为高起始抗体组,低抗体4头为低起始抗体组。直接感染组注射PCV2攻毒后再注射钥匙孔血蓝蛋白(KLH)刺激,间接感染组不注射与直接感染组混养。Q-PCR检测血清中病毒拷贝数,血常规检测全血中淋巴细胞数,定时称量体质量,屠宰后采样制作HE染色病理切片。结果,HE染色病理切片和临床分析显示感染猪只表现断奶仔猪多系统衰竭综合征(PMWS)症状;直接感染组和间接感染组攻毒后抗体水平持续降低,且分别在攻毒后20、30d降到相对最低值。直接感染组在攻毒后4d检测到抗原,攻毒后7d低起始抗体组病毒拷贝数显著高于高起始抗体组,间接感染组分别在攻毒后4、7d检测出抗原,攻毒后24、29d低起始抗体组抗原显著高于高起始抗体组;两组中外周血淋巴细胞数量在攻毒后减少,攻毒期间两大组中低起始抗体组和高起始抗体组体质量无差异。结果表明,PCV2+KLH能够复制出PMWS症状;PCV2母源抗体的半衰期为15d左右;低起始抗体组更容易感染病毒;攻毒后起始母源抗体的高低对断奶仔猪增重差异不明显。     

SMG9基因拷贝数变异和不同因素对奶牛繁殖性状的影响

旨在分析不同因素和SMG9基因拷贝数变异对奶牛繁殖性能的影响,以期为提升奶牛繁殖性能和探究SMG9基因拷贝数功能提供参考。收集河南某牛场200头已孕奶牛的配种次数、产犊后首次配种天数和空怀天数等繁殖性状数据,统计父亲、年龄、胎次、配种员和配种季节等因素,并通过荧光定量PCR法鉴定每头牛SMG9基因的拷贝数类型。通过一般线性模型将SMG9基因的拷贝数类型与繁殖性状进行关联分析,并分析不同因素对繁殖性能的影响。结果：父亲、年龄、胎次、配种季节和SMG9拷贝数变异会显著影响该奶牛群体的繁殖性状(P<0.05)。其中：1胎牛配种次数显著高于2胎牛,秋季配种次数显著高于春季和冬季(P<0.05),冬季产犊后首次配种天数高于秋季(P=0.064),1胎的空怀天数显著高于2胎(P<0.05)。SMG9基因的拷贝数变异与配种次数和空怀天数显著相关(P<0.05),多拷贝型个体繁殖性能优于正常型和缺失型。研究结果可为牛繁殖性能提升提供参考,并提示SMG9基因的拷贝数可作为奶牛繁殖性能选育的分子标记。     

利用中芯一号SNP芯片检测隆林猪全基因组拷贝数变异

[目的] 检测隆林猪的全基因组拷贝数变异。[方法] 采集33头隆林猪的耳组织样本,通过酚-氯仿法提取DNA后,使用猪中芯一号50K SNP芯片进行基因分型,得到的原始数据通过Genomestudio软件和Linux系统进行处理,使用CNVPartition和PennCNV软件分别检测拷贝数变异（copy number variation,CNV）,并利用Bedtools软件将CNV合并为拷贝数变异区域（copy number variation region,CNVR）,使用Biomart对CNVR进行基因定位,利用David网站对定位到的基因进行GO和KEGG富集分析,使用猪QTL数据库对共同CNVR进行QTL注释。[结果] CNVPartition软件共检测到260个CNVs,合并为47个CNVRs,其中缺失型40个、获得型5个、混合型2个,共定位到84个基因,显著富集到13条信号通路;PennCNV软件共检测到96个CNVs,合并为15个CNVRs,其中缺失型9个、获得型1个、混合型5个,共定位到8个基因,显著富集到8条信号通路;2个软件检测结果定位到的基因主要富集在嗅觉相关通路和G-蛋白偶联相关通路中,其中INPP5B、NEURL1和GAPDHS基因显著富集到精子活力通路;2个软件获得了3个共同CNVRs,其中缺失型、获得型和混合型均为1个,共定位到8个基因,显著富集到涉及嗅觉感官知觉的化学刺激检测通路、嗅觉受体活性通路、嗅觉转导通路、G-蛋白偶联受体活性通路、G-蛋白偶联受体信号通路、膜整体组件通路和质膜通路共7条信号通路;共有130个QTLs与3个共同CNVRs重叠,其中与背膘厚、肉质和乳头数相关的QTLs分别有11、9和6个。[结论] 隆林猪CNV可能与嗅觉功能、繁殖性能、背膘厚、肉质和乳头数性状相关。